颠覆百年的氧气起源论

自1771年约瑟夫·普利斯特利发现光合作用以来，人类始终认为地球氧气几乎全部源自植物和藻类的光合作用。然而，2024年《自然·地球科学》的一项研究彻底打破了这一传统认知——科学家在太平洋4000米深的无光海底，发现了被称为“暗氧”的神秘氧气来源。这一发现不仅挑战了生物学基本理论，更揭示了地球氧循环的复杂性。

暗氧的发现——从仪器故障到科学革命

1. 2013年的“乌龙事件”

苏格兰海洋科学家安德鲁·斯威特曼团队首次在克拉里昂-克利珀顿断裂带（CCZ）测量海底耗氧量时，发现封闭实验舱内的氧气浓度不降反升。由于深海无光环境无法进行光合作用，团队最初认定是传感器故障，甚至多次返厂校准设备。

2. 2021年的真相揭晓

在采矿公司TMC的资助下，斯威特曼改用化学法重复实验，结果氧气浓度仍持续上升。数据显示，部分封闭舱的氧气浓度在47小时内从185μmol/L飙升至819μmol/L，甚至超过富藻类水域的产氧速率。这一刻，科学家意识到：海底存在未知的非生物产氧机制！

深海“地质电池”——暗氧的生成之谜

1. 多金属结核的电解作用

研究聚焦于CCZ海底遍布的“锰结核”——一种由锰、铁、钴等金属氧化物组成的矿物团块。实验室测量显示，单块结核表面电压达0.95伏，多块聚集时电压可叠加至1.5伏，触发海水电解反应：2H₂O → 2H₂↑ + O₂↑

2. 非生物过程的铁证

排除微生物干扰：实验中将沉积物高温灭菌后，氧气仍持续生成。能量耗尽实验：氧气浓度在数小时后停止上升，表明反应依赖结核内部储存的化学能。

3. 未解的核心问题

能量来源成谜：驱动电解的持续能量可能来自放射性元素衰变或金属氧化还原。氢气“失踪”：理论上电解应产生等量氢气，但实验中未检测到显著浓度变化。

科学争议——光合作用真的被推翻了吗？

1. 对传统理论的冲击

暗氧证实氧气可通过纯地质过程生成，这意味着：

地球早期可能先有非生物氧，再演化出光合作用生物。

外星生命探测需重新评估：如火星地表喷氧现象或与类似地质活动有关，而非生物迹象。

2. 学界的不同声音

支持派：美国斯克利普斯研究所丽莎·莱文称此为“全新范式”，可能改写地球化学教科书。质疑派：南丹麦大学Donald Canfield指出，能量来源和氢气去向仍是关键漏洞。现实启示——深海采矿的生态与伦理困境

1. 资源宝藏下的危机

CCZ区域蕴藏211亿吨多金属结核，含钴、镍等关键电池金属，但采矿可能破坏“地质电池”结构，导致暗氧消失。

2. 未知生态系统的存亡

依赖暗氧的深海生物（如化能合成细菌）可能因采矿灭绝。国际海底管理局（ISA）已推迟开采计划，要求优先评估生态风险。

未来探索——改写生命史的下一个密码

1. 地球科学的新方向

追溯暗氧与早期生命起源的关系。

构建全球深海氧通量模型，量化暗氧对大气氧的贡献。

2. 星际生命的启示

美国NASA计划将暗氧机制纳入火星探测任务，分析其地表氧气是否源自地质活动。

结语：未被推翻，但被拓展的认知

暗氧并未否定光合作用，却揭示了地球氧循环的多源性。它如同一把钥匙，正在打开理解生命起源、外星环境乃至新能源开发的未知大门。正如斯威特曼所言：“深海之下，或许藏着比我们想象中更宏伟的史诗。”