海底金屬在黑暗中也能製氧 科學家:深海採礦恐消耗氧氣來源

經濟適用的清潔能源 水下生物

研究人員相信,這些被稱為「多金屬結核」的物質產生的電化學活動,可從海水提煉出氧氣。這些金屬塊歷經數百萬年形成,大小約相當於一顆馬鈴薯。 圖/路透社提供
研究人員相信,這些被稱為「多金屬結核」的物質產生的電化學活動,可從海水提煉出氧氣。這些金屬塊歷經數百萬年形成,大小約相當於一顆馬鈴薯。 圖/路透社提供

科學家發表一項新研究指出,自然形成於海底的金屬或許能產生氧氣;這可能「徹底扭轉」我們對於地球生命起源的理解。華盛頓郵報報導,《自然-地球科學》(Nature Geoscience)期刊22日刊登這項研究,發現由錳、鐵等礦物組成的金屬塊,在完全黑暗中也能產生氧氣。

有機體通常需要行光合作用產生氧氣,但研究人員相信這些被稱為「多金屬結核」(polymetallic nodules)的物質產生的電化學(electrochemical)活動,可從海水提煉出氧氣。這些金屬塊歷經數百萬年形成,大小約相當於一顆馬鈴薯。

研究主要作者史威特曼(Andrew Sweetman)2013年首次記錄到太平洋海底的異常氧氣讀數,原本以為是儀器故障,但每次送修廠商都表示正常。

2021和2022年,史威特曼研究團隊回到克拉里昂-克利珀頓斷裂帶(Clarion-Clipperton Zone);該區擁有大量多金屬結核。他們將儀器沉到超過4000公尺深的海底,測量47小時以觀察棲息微生物的耗氧量。結果發現,氧氣非但沒有下降,反而還上升,顯示氧氣產生大於消耗。

研究人員假設,多金屬結核由不同金屬組成,其電化學活動是儀器測到氧氣生成的原因之一。研究共同作者漢恩(Tobias Hahn)形容,這就像一枚電池,電子從一個電極流向另一個電極,產生電流。

漢恩說:「我們認為地球上的生命是隨光合作用的開始而誕生,因為氧氣是透過光合作用在地球生成。事實上,這個透過電化學方式,將水分解成氧氣和氫氣的過程,可能為海洋提供氧氣。這可能會改變生命起源的故事。」

研究新聞稿指出,這個結果挑戰「長期以來只有光合作用生物,如植物和藻類,為地球提供氧氣」的既定假設。但若這項發現被證實,「我們需要重新思考如何在水下開採像鈷、鎳、銅、鋰和錳這樣的原料,以免耗盡深海生命的氧氣來源」。

錳等礦物被用於電池生產,是綠色能源轉型的關鍵。深海採礦業者一直希望獲得批准開採多金屬結核。環保人士與許多科學家則認為,深海採礦可能破壞脆弱的海底生態系統,並影響海洋遏制氣候變遷的能力。

漢恩表示,「我們就是不知道」透過該過程能產生多少「黑暗氧氣」、它是如何影響多金屬結核,以及需要多少結核才能實現氧氣生產。儘管該研究方法堅實,但「缺乏對正在發生的事情及其過程的理解」。

北太平洋克拉里昂的克利珀頓斷裂帶的海底擁有大量多金屬結核。 圖/擷自GEOMAR網站
北太平洋克拉里昂的克利珀頓斷裂帶的海底擁有大量多金屬結核。 圖/擷自GEOMAR網站


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