研究:深海具有產生氧氣機制 不依賴光合作用

【2024年07月30日訊】(記者薛止墨編譯報導)一直以來,科學家都以為氧氣的產生依賴光合作用,但研究人員現在認為,在海洋深處無光的區域,也能產生氧氣。在太平洋海底完全沒有陽光可以到達的領域,研究人員發現「暗氧」的生成,這可能顛覆人們對地球上氧氣產生方式的傳統認知。

過去,人們認為氧氣僅透過需要陽光的光合作用才能生成。然而,這項新發現對這一理論提出了挑戰,並對生命的起源提出了新的疑問。

「我們可能需要重新思考這樣的問題:好氧生命最初可能在哪裡出現?」蘇格蘭海洋科學協會的教授 Andrew Sweetman 在新聞稿中提出這一問題。

Sweetman領導的研究團隊於7月22日在《自然·地球科學》(Nature Geoscience)期刊上發表了他們的研究成果。

科學家們尚不清楚氧氣是如何在這樣漆黑的深海中產生的,但他們推測,這可能與被稱為「多金屬結核」(polymetallic nodules)的帶電礦物質有關,這些礦物質大小不一,小至微粒,大至馬鈴薯般大小。

這些結核——Sweetman將其形容為「岩石中的電池」——可能利用其電荷通過海水電解的方式,將海水分解成氫氣和氧氣。

「傳統看法認為,氧氣是在約三十億年前由稱為藍綠細菌(cyanobacteria)的古老微生物首次產生,之後生命逐漸演化變得複雜,」蘇格蘭海洋科學協會主任Nicholas Owens在新聞稿中表示。 「這種可能存在的替代性氧氣來源,促使我們徹底重新審視這一問題。」

研究人員在海底進行測試,同時也採集樣本返回地面進行測試,結果一致顯示:「多金屬結核」附近的氧氣水平有所提升。

海水可以透過1.5伏特的電力分解為氫氣和氧氣,這個電量相當於一顆AA電池。研究者發現,某些結核的電力高達0.95伏特,而多個結核組合在一起則能產生更高的電壓。

多金屬結核含有錳、鎳和鈷等金屬,這些金屬可用於製造消費電子產品、家電和電動車中的鋰離子電池。

西北大學(Northwestern University)的化學教授Franz Geiger參與了這項研究,他在另一份新聞稿中提到,太平洋的克拉里昂-克利珀頓區(Clarion-Clipperton Zone)或許藏有足夠的多金屬結核,能夠滿足全球數十年的能源需求。

但他也指出,開採作業必須謹慎進行,以免消耗該海域生物所需的氧氣。

Geiger在接受美國國家公共廣播電台(NPR)採訪時表示:「我們必須非常謹慎,確保這樣的開採水平和頻率不會對深海生物造成損害。」

他提到,有一些公司在1970年代和80年代曾進行深海開採的探索任務,最近的研究顯示,這些活動可能對當地海洋生物造成了長達數十年的影響。

Geiger說:「幾年前,一組海洋生物學家重返那些40年前被開採的區域,結果發現那裡幾乎沒有生命存在。相較之下,在幾百米外未被開採的地方,生命卻仍然豐富多彩。」◇#

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