“暗氧”若被證實，或顛覆深海采礦環評規則！暗氧研究計劃將啟航

圖片來源：Weber Shandwick/Nippon Foundation

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文 | 王芊佳

出品 | 海潮天下

2024年，一項關于深海多金屬結核可能自主產生“暗氧”的發現，打破了只有光合作用才能大規模產氧的傳統認知。

為了驗證這一現象、并探究其背后的物理化學機制，一個名為DORI（暗氧研究計劃）的國際聯合團隊計劃于2026年春正式啟航。

▲上圖：2024年的報道中的一圖片：上圖：一個國際研究團隊，包括一名西北大學的化學家，發現深海海底的金屬礦物在水深13000英尺處產生氧氣。圖片來源：英國諾斯韋斯特大學官網

關于深海暗氧現象的發現與探索，是一個10多年的過程。其實起初，科學家們完全忽略了這一信號。從2013年首次在數據中觀測到異常信號開始，研究團隊在長達數年的時間里，一直將其視為測量誤差、或是儀器故障，甚至多次丟棄被認為“損壞”的傳感器。但是，關鍵的轉折點出現在2021年，當團隊使用另一種獨立方法再次確認了深海氧濃度異常上升的現象時，才正式接受、并開始嚴肅研究“暗氧產生”這一顛覆性的發現。

此后，該研究進入了主動探索階段。2022年，受紀錄片中“巖石電池”說法的啟發，科學家們提出了多金屬結核通過電解水產生氧氣的核心假說，并通過測量結核的高電壓獲得了初步證據。

這是一個為期三年的新研究項目，已計劃從2025年1月持續至2028年1月，旨在系統解答暗氧的分布、其對生態系統的意義，以及深海采礦對其的潛在影響等關鍵問題。

圖源：DORI

圖源：DORI

公開信息顯示，該項目由日本財團資助，核心成員包括蘇格蘭海洋科學協會的安德魯·斯威特曼教授，以及來自波士頓大學和西北大學的多名頂尖科學家。

海潮天下（Marine Biodiversity）小編發現，特別有意思的是，這個項目還專門建了一個網站，域名都是用“暗氧命名”的（https://dark-oxygen.net ）。

▲上圖：暗氧計劃的官網。研究人員啟動了一個名為“深海的黑暗氧氣生產”的新研究項目，計劃從2025年1月持續至2028年1月，旨在了解深海采礦對暗氧過程的影響。圖源：DORI

此次任務的核心裝備，是兩臺特制的深海著陸器，分別命名為Alisa、Kaia。

這兩臺設備的設計參考了航天探測器的結構，能夠承受海底4000~6000米深處巨大的水壓——這一壓力強度相當于地球表面的1200倍。它們將于今年春季被投放至太平洋中部的克拉里昂-克利珀頓區（CCZ），該區域不僅是暗氧現象的首現地，也是未來深海采礦最具爭議的潛在礦區。

▲上圖：黑暗的深海中，究竟能產生多少氧氣？2024年發表的關于深海海底在完全黑暗環境下能產生氧氣的發現，已引起全球范圍的廣泛關注，被描述為近期海洋科學領域最激動人心的發現之一。該項目匯集了最初研究中的一些關鍵科學家，旨在進一步探究這一顛覆性的暗氧生產現象。DORI項目的核心目標，是確定在克拉里昂-克利珀頓區以外的太平洋海域，多金屬結核周圍是否也存在暗氧生產及其具體方式，并探究深海采礦對超出礦區直接范圍的暗氧生產及深海生態系統過程所產生的潛在影響。圖源：DORI

技術層面來看，Alisa和Kaia的功能，遠超過了常規的觀測設備。

它們搭載了精密的水樣采集器、以及針對多金屬結核設計的傳感器，能夠實時監測海床界面的微小電荷變化。科學家此前提出的假說是，這些富含金屬的結核可能像“地質電池”一樣，通過電解海水將水分裂為氫氣和氧氣。為了證實這一點，著陸器將向實驗環境引入特定的化學示蹤劑，探測與水氧化相關的質子。如果觀測到質子的存在，將成為電解作用產氧的有力判據。

▲DORI官網上的一篇新聞顯示，蘇格蘭海洋科學協會團隊近期接收了其首臺名為“艾麗莎”（Alisa）的暗氧著陸器。這個著陸器為承受最深海洋深度（11公里）的壓力而建造，配備了海底實驗艙、微型剖面系統，以及氧氣、電導率、壓力和濁度傳感器。該著陸器目前正處于測試階段，并將于2026年啟程執行其首次科考任務。圖源：DORI

除了這兩臺主力著陸器，研究團隊還配置了一臺“水下渦流相關測量系統”（AEC）。這臺設備的作用是測量海床上方氧氣的“通量”，即氧氣在特定時間內的流動規律。通過對比氧氣產生的模式與環境因素（如洋流、水溫、沉積物覆蓋度）之間的關聯，科學家可以判定這種產氧過程究竟是持續穩定的呢，還是受某種未知生化因素調節的脈沖式反應。

根據研究團隊官方公布的明確時間表，研究團隊將乘坐科考船前往太平洋的克拉里昂-克利珀頓區（CCZ），執行首次出海科考任務，并布放特制的深海著陸器。著陸器回收后24~48小時，將能立即初步確認在海底是否檢測到了產生的暗氧。2026年6月，科考船預計返回港口。到時候這項研究的結果，預計將初步出爐。

▲上圖：2025年11月，Jeff Marlow博士、Frederica Calabrese博士與Andrew Sweetman教授在波士頓大學進行了數日的會面，開始規劃2026年的首批DOP實驗，并就一套初始的原位實驗方案達成一致。圖源：DORI

此前海潮天下（Marine Biodiversity）小編曾經報道過，2025年初，據英國蘇格蘭海洋科學協會（Scottish Association for Marine Science, 簡稱SAMS）官網發布的最新信息，該機構將啟動一項為期三年的研究計劃，深入探索暗氧現象。

對于目前正處于博弈階段的深海采礦行業而言，“暗氧”的成因和產量具有關鍵的參考價值。如果實驗證實深海結核確實是海底生物維持生存的重要氧氣源，那么，就得重新評估大規模采礦對深海生態鏈的影響了。

目前，該項目已獲得聯合國教科文組織政府間海洋學委員會的認可，成為“聯合國海洋科學促進可持續發展十年”計劃的一部分。

上圖：多金屬結核及其橫截面。圖片來源：國際海底管理局（ISA）

▲上圖：（從左至右）日本財團的Mitsuyuki Unno，西北大學的Franz M Geiger教授，波士頓大學的Jeffrey Marlow教授。圖片來源：Weber Shandwick/日本財團。

暗氧——非生物產氧機制，會怎樣動搖深海采礦的根基？

“暗氧”的發現，直接動搖了人類對需氧生命演化起點的判斷。此前，在他們那篇研究最初出來的時候，筆者曾經寫過一篇文章報道，提到對于深海采礦整個行業可能帶來的影響。（參見筆者2024年7月份的舊文：《重磅！深海礦物生成“黑暗氧氣”：新發現顛覆傳統生命起源理論？》）

（上圖：該論文標題、以及研究人員的陣容。圖片來源：Nature Geoscience）

長期以來，學術界默認“大氧化事件”是復雜生命演化的先決條件，認為生物必須等待光合作用產生的氧氣擴散至全球，才具備向多細胞、高能耗方向進化的動力。但，如果深海結核這種“地質電池”在數億年前就能穩定供氧，這意味著，在沒有陽光的海底，可能早就存在一些不依賴大氣氧氣的早期生命演化試驗場。所以，一旦證實，那么人類將必須重新評估需氧代謝在地球上出現的真實尺度。

這一發現，還推翻了氧氣作為“生物標志物”的排他性。在地質記錄的研究中，過去教科書上習慣于將氧化還原狀態的劇變與生命活動掛鉤，甚至在深空探測中，也把氧氣視為了尋找外星生命的“黃金標準”。但是，這種非生物產氧機制的證實，說明即便在完全沒有光合生物的星體上，只要存在類似的地質結構和水體，氧氣就能自發產生。這種地質產氧的“噪音”干擾了我們對地外生命信號的判定，讓我們意識到氧氣可能只是行星地質化學演化的伴生物，而非生命的專屬產物。

最核心的沖擊，在于它重塑了生命搖籃的能量圖譜。傳統的深海生命研究，主要是聚焦于熱液噴口的化學能，但化學能，又往往局限在極其狹窄的噴口附近。而多金屬結核遍灑在了海床表面，這種地質產氧機制，實際上將海底轉化為了一個覆蓋范圍極廣的“電池陣列”。這種分布式的、穩定的能量源，為生命在黑暗深海中的廣泛分布提供了全新的理論依據，也意味著地球早期生命演化的可能性，或許并不局限在幾個孤立的火山口，而是遍布整個大洋底部。

所以，筆者在2024年7月份的那篇報道“暗氧”的文章中早已提到過，如果“暗氧”現象被證實是深海生態系統賴以生存的基礎，現行的深海采礦環境影響評價（EIA）體系將面臨推倒重來的壓力。

因為目前的環評框架，主要還是看物理層面的破壞，比如采礦車攪動起的沉積物云團，會不會窒息底棲生物？或者作業噪音，會不會干擾深海魚類的溝通？……但“暗氧”發現，引入了一個更根本的生化風險：采礦還不光是挪走了那些小土豆礦石，更是拆除了這個生態系統的“制氧機”。如果多金屬結核被大規模移除，原本依賴這些局部氧氣源生存的生物鏈條，可能會從底層崩塌。這就像在森林里砍樹，過去我們只擔心鳥巢掉了，現在有可能發現，這些“樹”其實是森林里唯一的氧氣來源。

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（上圖：一種類似海葵的新種Relicanthus sp.，是一種新發現的刺胞動物，屬于一個全新的目。它被發現在克利珀頓斷裂帶（CCZ）4100米深的海底，生活在附著在礦塊上的海綿莖上。圖片來源：網絡/AFP）

未來的深海環評，怎么搞？

如果這樣的話，海潮天下（MarineBiodiversity）小編預計，未來的環評標準，極有可能增加一個核心指標，即“地球化學功能喪失評估”。換句話說，采礦申請者你不能只是證明自己不會滅絕某個物種，你還得能證明，在移除結核后，海床的產氧速率和含氧量波動是否仍在生態耐受范圍內。如果數據證明產氧量的大幅下降是不可逆的，那么，這種生態損失可能被判定為“重大環境危害”，從而在法律層面直接阻斷商業采礦的許可。

同樣地，這種改變也會倒逼監管機構，如國際海底管理局（ISA）重新界定“核心保全區”。現有的保護區劃分主要基于生物多樣性的地理分布，未來可能需要根據海床的產氧潛能來劃定。一些產氧效率極高的“高能結核區”可能會被列為禁采區，因為它們不僅是資源產地，更是維持大洋深處碳循環和生命活動的“肺葉”。

這種環評權重的轉向，實際上將深海采礦從簡單的資源開采問題，上升到了全球氣候調節和行星邊界安全的高度。所以，如果今年6月份的這個實驗成功，那么對國際海底管理局（ISA）的機制的影響是會比較大的。

不過，從目前情況看，對于美國特朗普政府而言，“暗氧”這類科學發現很難成為叫停深海開采的“紅燈”。他們目前的政策邏輯，是很直白的，看重的是這些礦產在技術競爭和供應鏈安全中的戰略價值，生態角色估計是不會重視的。前幾天NOAA等機構被要求必須砍掉繁瑣的環評審批，一切都是在給商業化開采清障。預計，在“美國優先”的敘事里，如果科學預警擋了資源自主的路，特朗普政府的反應應該不是會后退，而是要求企業用更先進的工程技術去“消解”這些環境風險，確保開采能按計劃推進。

【參考資料】
https://dark-oxygen.net/
https://www.marinetechnologynews.com/news/ocean-landers-scientists-explore-657727
https://gayaone.com/en/planet/oceans/autonomous-landers-to-investigate-non-photosynthetic-oxygen-production-near-pacific-nodules

聲明：本文僅代表資訊，供讀者參考，不代表平臺觀點。

文 | 王芊佳

編輯 | 海潮君

日期 | 2026年1月26日

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