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2024-07-22 15:00:01
太平洋北東部の4,000メートル以上の深さで、 クラリオン・クリッパートン地域は地球上で最大の鉱山となる可能性があるそこに降りる必要はありますが、掘ったり掘削したりする必要さえありません。百万平方キロメートル以上に渡って、マンガン、ニッケル、銅、コバルトなどのさまざまな含有量の岩石や石が大量に存在しています。これらは、多くの人にとって、次の技術革命の基礎となる多金属団塊です。一方、特に科学界や環境保護主義者の間では、 それを悪用すれば大惨事を引き起こすだろう現在、科学者グループは、これらのコングロマリットが、酸素が存在しないはずの場所で酸素を生成することを発見しました。それが「ダーク酸素」です。生物の呼吸に必要な基本元素を生成する別の方法の発見は、海底採掘の影響だけでなく、地球上の生命の起源についても新たな疑問を提起しています。
約24億年前、いわゆる大酸化イベントが発生し、地球の大気に大量の酸素（O₂）が蓄積されました。これにより、 来世のビッグバン. 最初は、太陽光 (光合成) を利用して化学反応を引き起こし、その廃棄物である酸素を大気中に放出する能力を発達させた一連のシアノバクテリアが存在しました。酸素を得る方法は他にもいくつかあります。その 1 つが水の電気分解で、電流の力を借りて液体を水素と酸素の 2 つの成分に分解します。わずか 200 年前に人類によって発見されたこのプロセスは、太古の昔から海の底で起こっていた可能性があります。
鉱山探査権の1つを調査する作業において、 国際海底機構科学者グループが、この深さに生息する生物から発生するはずのない異常に高い酸素レベルを検出した。「このデータを最初に入手したとき、センサーに欠陥があると思いました。深海で行ったすべての研究では、酸素は生成されているのではなく、消費されているだけだったからです」とスコットランド海洋科学協会のアンドリュー・スウィートマン教授は語る。研究室に戻って機器を再調整したが、「10年経っても、この異常な酸素測定値は繰り返し現れています」。
「24時間の生成量は、我が国の海洋で最も酸素が飽和した海水で観測されたO₂レベルのほぼ3倍でした。」
スコットランド海洋科学協会の研究員アンドリュー・スウィートマン氏
スウィートマン氏と彼のチームの次の課題は、「深海底で初めて」発見されたこの酸素の起源を特定することだった。「深海はかつて大気と接触していた深海水塊によって酸素化されているというのが長年の見解です」と科学者は電子メールで説明している。太陽光は深海には届かないため、酸素を生成する主なメカニズムは存在しない。酸素の何パーセントが新しいメカニズムから来ているのかはわからないが、科学者は「24時間で生成された量は、海洋で最も酸素飽和度の高い海水で観測されたO₂レベルのほぼ3倍でした」と敢えて指摘している。何か他のものがあるに違いなく、その答えはスウィートマン氏と彼の同僚が科学誌で詳しく述べている。 ネイチャージオサイエンス。
「私たちが観察している酸素生成の一部は、電気化学プロセスによってもたらされている可能性があると考えています」とスウィートマン氏は語った。海底では、比較的高い電荷を帯びた団塊内の金属と塩分を多く含む海水の間で、無数の化学反応が起きていると考えられる。言い換えれば、団塊によって発生した電気が水を2つに分けることになる。「しかし、エネルギーがどこから来るのか、電気化学反応で何が酸化され、何が還元されるのかを知るには、さらに研究を重ねる必要があります」とスウィートマン氏はすぐに明言した。
彼らの考えを確認するために、彼らはノースウェスタン大学（米国）の化学者フランツ・ガイガーの研究室に連絡を取りました。2019年にガイガーのチームは、 錆びた金属板に塩水をかけると電流が流れる研究者たちは、クラリオン・クリッパートン多金属団塊が酸素を生成するのに十分な電気を生成したかどうか疑問に思った。つまり、塩水中の各酸素原子から電子が除去される電気分解プロセスが引き起こされたかどうかだ。反応を開始するにはわずか1.5ボルトの電圧で十分であり、これは従来の小型の単三電池の電圧である。研究チームは複数の団塊を分析し、表面で最大0.95ボルトの測定値を記録した。つまり、これらの団塊がまとまると、より高い電圧が生成され得るということだ。「私たちは、 ジオバッテリー 「自然です」とガイガー氏は言う。「これらのジオバッテリーは、海中の暗黒酸素の生成を説明する基礎となるでしょう」と彼は付け加えた。科学者は、現場で電気分解を実証したわけではないことを認めているが、実験室で電気分解を引き起こすのに十分な電圧を検出した。
この発見は、いくつかのレベルで影響を及ぼしている。最も差し迫った影響の 1 つは、この地域の多金属団塊を採掘する計画を新たな観点から見直す必要があるということだ。採掘によって堆積物とその中の、または堆積物上のすべての生物が永久に変化するというだけではない。深海生態系におけるこの暗黒酸素の役割を判定する必要がある。ガイガー氏によると、クラリオン-クリッパートン地域の多金属団塊の総質量は、それだけで数十年にわたる世界のエネルギー需要を満たすのに十分だという。しかし、彼は、前世紀末に最初の採掘作業が行われた後何が起こったかをすぐに思い出す。「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、これらの地域では細菌さえ回復していないことを発見しました。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ます。」これらのデッドゾーンが何十年も存続する理由はまだ不明だが、暗黒酸素サイクルの崩壊と関係がある可能性がある。
同僚のスウィートマン氏は、さらに遡って、この発見を大酸化イベント後の生命の爆発と結び付けて次のように述べている。「もちろん、メカニズムをさらに探究し、エネルギー源を特定し、暗黒酸素の寿命、触媒の安定性、露出した団塊と埋もれた団塊の表面の電気化学状態を理解する必要があります…」と彼は慎重に述べている。そして、「私たちの研究が示しているのは、他の酸素生成メカニズムが存在する可能性があり、光合成の増加前にそれらが機能していた場合、化学合成生物がバイオマスを合成するために必要な酸素を供給できた可能性があるということです」と付け加えている。そして、「このプロセスが地球上で起こっている場合、地球上で酸素化された生息地を生み出すのに役立つ可能性がありますか？」と結論付けている。 エンケラドゥスやエウロパのような他の海洋世界 そして、ここで生命が存在する機会を提供しているのでしょうか？
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#深海で生成された暗黒酸素を発見 #科学