最近、科学者たちは革命的な発見を発表しました。海底に存在する金属鉱物は、完全な暗闇の状態で酸素を生成できるという「ダーク酸素」と呼ばれる発見で、地球の酸素化はもっぱら生物による光合成の産物であるという広く受け入れられている概念に疑問を投げかけています。この発見は、太平洋のクラリオン・クリッパートン帯の海面下約 4,000 メートルという驚くべき深さで行われ、地球上の酸素の起源と生成に関する新たな展望を切り開きます。
スコットランド海洋科学協会 (SAMS) のアンドリュー・スウィートマン氏が率いるこの研究は、コバルト、銅、リチウム、マンガン、ニッケルなどの金属を豊富に含む鉱床である多金属団塊の分析に焦点を当てた。これらの団塊は、小さな砂粒から野球ボール大までサイズがさまざまで、バッテリーなどの技術に利用されていることで知られている。スウィートマン氏と彼のチームは、当初、採取したサンプルで検出された酸素レベルに当惑した。酸素は光合成生物によってのみ生成されるという従来の理解に基づく予想を覆す数値だったからだ。
「地球上で好気性生命が誕生するには酸素が必要であり、地球の酸素供給は光合成生物から始まったと私たちは理解していました」とスウィートマン氏は説明する。「しかし今では、酸素は光のない海の深部で生成されることが分かっています。」
何年もかけて収集と分析を行い、センサーが正しく機能していることが確認された後、研究者たちは他の可能性を探り始めた。ノースウェスタン大学のフランツ・ガイガー氏は、以前の研究で錆と塩水からの発電を調査していたが、同氏は、団塊が海水を酸素と水素に分解するのに十分な電気を生成している可能性があると示唆した。このプロセスは電気分解として知られている。テスト中、個々の団塊は最大 0.95 ボルトを生成したが、これは電気分解には不十分であるが、まとまると直列に接続された複数のバッテリーのように機能し、酸素を生成するのに必要な電圧を生成する。
背景補正された結節表面の電位の箱ひげ図
この発見はネイチャー ジオサイエンス誌に掲載され、これらの団塊が数十年にわたって酸素生産を維持できる天然の「ジオバッテリー」として機能していることを示唆しています。これは、海底に潜在的に豊富な酸素源があることを示唆しており、海洋生物や鉱物探査に大きな影響を与える可能性があります。この新しい視点は、地球上の好気性生命の起源に関する私たちの理解を再定義する可能性があり、酸素生産が太陽光と光合成に限定されないことを示唆しています。
当初、スウィートマン氏は、海底での酸素の検出はセンサーのエラーによるものだと考えていた。「私たちは家に帰ってセンサーを再調整しましたが、10年経っても、こうした奇妙な酸素の測定値は現れ続けました」と同氏は語った。
この発見は、深海採掘の環境への影響について疑問を投げかけている。ガイガー氏とスウィートマン氏は、採掘活動によってこの重要な酸素源が損なわれる可能性があると警告している。これまでの研究で、海底の採掘された地域では数十年経っても海洋生物が回復せず、バクテリアなどの生命の兆候がなく、荒廃した地域が残ることが明らかになっている。対照的に、採掘されていない地域では、豊かで多様な生物が繁栄し続けている。
ガイガー氏は声明で、「2016年と2017年に海洋生物学者が1980年代に採掘された場所を訪れ、採掘された地域では細菌さえ回復していないことを発見した。しかし、採掘されていない地域では海洋生物が繁栄していた」と指摘した。なぜ海底の採掘された部分が何十年もの間、真の「デッドゾーン」のままなのかは謎のままだ。
これは、現在の海底採鉱のやり方に大きな疑問符を付ける。クラリオン・クリッパートン地帯の多金属団塊の生物多様性は驚くほど豊かで、種の多様性という点では熱帯雨林に匹敵する。これは、人間が何らかの重大な介入をすれば、数百万年かけて発達してきた複雑な生態系が破壊され、壊滅的な結果を招く可能性があることを示唆している。
ガイガー氏は「深海の生命の酸素源を枯渇させないよう、こうした物質の採掘方法を再考する必要がある」と強調する。
スウィートマン氏とガイガー氏の研究は、酸素生成に関する私たちの知識に疑問を投げかけるだけでなく、海洋資源の開発と保護の戦略を再考するよう私たちに求めています。多金属団塊が海洋酸素の維持に不可欠である可能性は、天然資源の開発と海洋生物の保護のバランスをとることができる、より持続可能な採鉱方法を開発することが緊急に必要であることを浮き彫りにしています。
この発見は、海底の生命を維持する生物地球化学的メカニズムと、地質学と海洋生物学の相互作用に関する新しい研究分野を切り開きます。海洋探査の将来と生物多様性の保全は、この新しい知識をどのように適用するかにかかっており、生命を維持する能力を損なうことなく、海の資源を継続的に利用し、評価することができます。
スウィートマン、ガイガーらによる新しい論文「深海底における暗黒酸素生成の証拠」が、
Nature Geoscience誌に掲載された。
