深海机器人将探寻“暗氧”的来源

多金属结核表面会产生氧气泡（图片来源：美国西北大学盖革实验室）。研究人员公布了一项计划，旨在调查海底“暗氧”的神秘产生机制——这种大量气体似乎来自阳光无法到达、无法进行光合作用的深海区域。2024年，《自然·地球科学》首次发表了在太平洋4000米深处发现这种氧气的研究。该研究团队正开展一系列新研究，以验证其发现并确定这一现象的成因。

上周在伦敦的新闻发布会上，研究人员展示了一套专门设计的仪器，用于研究海底或模拟深海环境（包括400个大气压）的实验室实验中的氧气产生情况。总部位于东京的慈善机构日本财团为后续研究提供了520万美元的资助。

到5月，项目科学家将乘坐“鹦鹉螺”号科考船前往克拉里昂-克利珀顿区——最初发现暗氧的区域，位于夏威夷和墨西哥之间。团队负责人、英国奥本苏格兰海洋科学协会的海底生态学家安德鲁·斯威特曼在活动中介绍，他们设计了两个具有不同功能的探测器，用于着陆海底进行测量和采样。“我们将携带专门用于研究暗氧产生的着陆器，”他说。这些探测器将配备pH传感器，用于测量海水中的质子浓度——高质子浓度可能表明水分子正在分解，同时产生分子氧。斯威特曼表示，最初发现暗氧的着陆器因未设计用于检测或研究氧气产生，所以无法测量pH值。

最初的研究是在一个含有多金属结核的区域发现暗氧的。多金属结核是在海底经过数百万年形成的古老金属块，含有锰、钴等有价值的金属，外观类似大黑块菌。这使研究团队推测，这些结核可能像电化学电池中用于制氢的催化剂一样，能催化水分解。但深海氧气产生并非只有这一种方式，微生物也可能发挥作用。

新的一系列实验旨在既证实团队最初的发现，也探究暗氧的产生原因。团队成员、美国马萨诸塞州波士顿大学的地球生物学家杰夫·马洛在新闻发布会上说：“我们的主要怀疑对象是电化学作用和生物作用。它们可能单独起作用，也可能协同作用。”他补充道：“我们将绘制结核上微生物、矿物质和代谢活动的微观图谱。”

研究人员将再次前往克拉里昂-克利珀顿区，并部署专门设计用于研究暗氧的着陆器（图片来源：苏格兰海洋科学协会）。美国伊利诺伊州埃文斯顿西北大学的化学家弗朗茨·盖革表示，他将对从海底取回的多金属结核进行压力舱实验，以研究岩石的电化学性质，并使用能在液池中工作的特殊透射电子显微镜检查其表面。该工具能够在盐水存在的情况下绘制表面金属的化学状态。定制的电极阵列将测量结核表面数百个位置之间的电压差，以确定它们是否能催化水分解。