在地球黑暗的海底深处，一种自发的化学反应正悄无声息地产生氧气，而这一切都没有生命的参与。

这一意想不到的发现颠覆了长期以来的共识，即需要光合作用的生物来产生我们呼吸所需的氧气。

苏格兰海洋科学协会（SAMS）的生物地球化学家安德鲁·斯威特曼（Andrew Sweetman）和他的同事们，在测量海底氧气水平以评估深海采矿的影响时，发现了这一令人惊讶的发现。

“通过非光合作用过程产生氧气的发现，要求我们重新思考地球上复杂生命的进化可能是如何起源的，”没有参与这项研究的SAMS海洋科学家尼古拉斯·欧文斯说。

“在我看来，这是近年来海洋科学中最令人兴奋的发现之一。”

在太平洋的中央，黑色的圆形岩石点缀着地面。科学家们的测量显示，在这里，在超过4000米（13000英尺）的深度，氧气水平缓慢但肯定地持续增加。

“当我们第一次得到这些数据时，我们认为传感器有故障，因为在深海中进行的每项研究都只看到氧气被消耗而不是产生。我们会回家重新校准传感器，但在10年的时间里，这些奇怪的氧气读数不断出现，”斯威特曼解释说。

“我们决定采用一种与我们使用的光电传感器工作方式不同的备用方法，当两种方法都得到相同的结果时，我们知道，我们正在做一些开创性的、意想不到的事情。”

为了调查这个谜团，研究人员收集了一些结核岩石，看看它们是否是实验室中这种“暗氧”产生的来源。

这些结核散布在海底的大片区域。它们是钴、锰和镍等稀土金属的天然矿床，它们都混杂在多金属混合物中。

我们看重这些金属是因为它们在电池中的用途，事实证明，这正是岩石在海底自发作用的方式。

研究人员发现，单个多金属结核可产生高达0.95 V的电压。因此，当它们聚集在一起时，就像串联的电池一样，它们可以很容易地达到在电解反应中从水中分解氧气所需的1.5 V。

“看来我们发现了一种天然的‘地质电池’，”西北大学化学家弗朗茨·盖格说。“这些地质电池可能是解释海洋暗氧产生的基础。”

虽然还有很多事情需要调查，例如多金属结核产生的氧气规模，但这一发现为深海采矿停止几十年后海洋“死亡区”神秘顽固存在提供了可能的解释。

“在2016年和2017年，海洋生物学家访问了20世纪80年代开采过的地点，发现矿区甚至没有细菌恢复。然而，在未开采的地区，海洋生物繁盛，”盖格解释说。

“为什么这样的‘死亡区’持续了几十年仍然不得而知。然而，这给海底采矿战略打上了一个大问号，因为富含结核地区的海底动物多样性高于最多样化的热带雨林。”

除了这些对深海采矿的巨大影响外，“暗氧”也引发了一系列关于地球上呼吸氧气的生命起源的新问题。

长期以来，古老的微生物蓝藻一直被认为是数十亿年前复杂生命进化所需的氧气的第一来源，它是光合作用的废物，将阳光转化为能量来源。

斯威特曼说：“我们现在知道，在没有光线的深海中也能有氧气产生。”

“因此，我认为我们需要重新审视这样的问题：有氧生命可能从哪里开始？”

这项研究发表在《自然地球科学》杂志上。