孩子们总是问“为什么?”当他们第一次体验事物时,很自然地想了解更多。但是,随着孩子成年人的成长,他们经常忽略一些新的东西,挑战他们的经验和理解。
当我在深海中发现氧气产生来源时,这就是我发生的事情 - 但九年来忽略了它。
2013年,我在2013年在太平洋的Clarion-Clipperton区中测量了海底碳循环的实验。我在4,000米的深度上部署了一个着陆器系统(用于携带科学设备的远程操作平台),并带有其内部的气泡。
这是非常不寻常的,所以两年后,当我们返回同一站点时,我随身携带了一些Optodes(氧气传感器)。

这些旨在测量消耗氧气,但是它们向我展示了氧气的产生,这与我所期望的完全相反。我没有质疑为什么要获得这些结果,而是由于传感器故障而驳回了阅读。
从很早就开始,我们都在教育中教导氧气仅是通过光合作用而产生的,这需要光 - 在海面以下千米以下的供应量很短。
直到2021年,我用第二种方法测量了氧气产生,我意识到我们发现了一些特殊的东西:深色氧 - 无阳光的氧气。
在2024年夏天,我和我的团队出版了我们的发现在《自然地球科学》杂志中。
黑暗氧的发现改变了我们对深海和地球上潜在生命的理解。但是我们仍然不确定如何产生这种氧,以及在多大程度上以及它对发生的深海生态系统上是否具有生态意义。
在我们的论文中,我们建议来源可以是多层结节,这些结节是由许多不同金属组成的岩石状地层,包括锰,在与海水相互作用时,它们可能在电势上产生差异。
我们提出,这些可以产生足以将海水分为氢和氧气的电压。一项新的中国研究刚刚表明,当这些锰结节形成时,可能会产生氧气。
更多“为什么”问题
今年,由于日本基金会的资助,我们将调查其中一些科学问题。如果我们表明在没有光合作用的情况下可能会产生氧气,那么这一发现将改变我们看待其他行星生命的可能性。
的确,我们已经与NASA的专家交谈,他们相信黑暗的氧气可以重塑我们对生活在其他海洋世界中如何维持生活的理解,例如Enceladus和Europa,具有将冰壳限制在下面的阳光下渗透到海洋的冰壳。
我们还在分析中太平洋中部的深色氧气的潜力,并开发出专门建造和自动的着陆器或钻机。这将是英国首次在6,000m深度以下进行样品的机会。
这些车辆将携带专业仪器的深度为11,000米,压力大于每平方厘米一吨(这相当于100只大象坐在你的上面)。
我们将研究在产生深色氧气期间是否释放氢,以及它是否被用作深海部分地区异常大型微生物社区的能源。我们也想了解有关如何可能会影响深海的生物活性。
该项目是直接探索这些过程的第一个项目。我的团队将能够研究深海的深处语音区,该区域达到6,000 - 11,000米的深度,约占整个海洋的45%。这个充满深海沟的栖息地仍然知之甚少。
深色氧气的发现显然对深海矿业产生了潜在的影响。深海开采将提取含有金属(例如锰,镍和钴)的聚合金属结节,这些结节是为电动汽车和手机生产锂离子电池所需的。
我们还不知道这样的行业将如何影响海底,但是我们在未来几年中的研究应该有助于回答许多提出的问题,也许更好地告知海床应更受到深海开采的保护。
可以肯定的是:无论我们发现什么,我都会尝试养活我孩子的热情感,并确保问“为什么?”
安德鲁·斯威曼(Andrew Sweetman),海底生态与生物地球化学教授,苏格兰海洋科学协会