海底の「暗黒酸素」が地球の生命の起源を書き換える可能性

地球の生命維持に必要な酸素は、二酸化炭素と太陽光の組み合わせを使って植物や藻類が光合成で生成する、というのは小学校の理科の授業で最初に習うことの一つだ。しかし、研究者が「暗黒酸素」と呼ぶものの最近の発見は、この重要な要素がどのように生成されるか、そしてそれが生命の起源にどのような意味を持つかという従来の概念を覆すかもしれない。

7 月 22 日にNature Geoscienceに発表された研究によると、海底にある多金属団塊と呼ばれる天然鉱床は、光源がなくても酸素を生成できるようです。これらの団塊は海面下 20,000 フィートの深さまで見つかり、大きさは粒子から人の手ほどの大きさまでさまざまです。コバルト、銅、リチウム、マンガンの組み合わせが含まれているため、バッテリーやその他の電子機器の製造に必要な切望される金属の潜在的な未開発の供給源として、大規模な採掘会社が長い間注目してきました。しかし、工業用途では利益が上がるかもしれませんが、今では海洋生態系の生命にとってはるかに重要なものと思われます。

多金属団塊内で何か異常なことが起きているという最初の兆候は、10年以上前に太平洋北東部で現れた。クラリオン・クリッパートン地帯として知られるその地域の山岳海底山脈でのサンプル採取遠征中、スコットランド海洋科学協会（SAMS）のアンドリュー・スウィートマンは、自分の機器に奇妙な数値が表示されていることに気付いた。

「このデータを初めて入手したとき、深海で行われたこれまでの研究では、酸素の生成ではなく消費しか観測されていなかったため、センサーに欠陥があると考えました」とスウィートマン氏は添付の声明で述べている。「帰国し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。」別のセンサーアレイを使用して調査結果を再確認した後、スウィートマン氏とチームは「画期的で思いもよらなかったもの」を発見したと確信した。

2023年、スウィートマン氏はノースウェスタン大学の電気化学の専門家フランツ・ガイガー氏にこの奇妙な証拠について連絡し、多金属団塊を数ポンド送った。対象物を個々の元素に分解するプロセスである電気分解は、海水中で開始するのに1.5ボルトしか必要としない。そして、スウィートマン氏とガイガー氏は、1つの団塊にセンサーを取り付けた後、0.95ボルトもの電圧を検出した。この力は、電池を積み重ねるように、団塊同士を近づけて配置するとさらに増大した。

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「我々は天然の『ジオバッテリー』を発見したようだ」とガイガー氏は声明で述べている。「このジオバッテリーは、海洋の暗黒酸素生成を説明する根拠となる可能性がある」

この暗黒酸素の存在と発生源の可能性は、地球上の生命の起源に関する物語を最終的に書き換えることになるかもしれない。スウィートマン氏が説明するように、専門家は長い間、地球の好気性生命は初期の植物や藻類などの光合成生物によって生成された酸素によって始まったと理論づけてきた。今では、光のない海の深みでも酸素が生成できることがわかっているので、これらの理論は更新する必要があるかもしれない。

「好気性生命はどこで始まったのか、といった疑問を再考する必要があると思います」とスウィートマン氏は言う。

しかし、多金属団塊は地球上の生命の誕生を助けただけでなく、海底近くで生命を存続させ続けている可能性もある。そして、これは、多金属団塊を潜在的な天然採鉱資源と見なす上で大きな問題を提起する。ガイガー氏は月曜日の発表で、1980年代に採鉱された深海地域を海洋生物学者が2016年と2017年に調査したところ、細菌さえ存在しない完全なデッドゾーンが明らかになったと説明している。

「なぜこのような『デッドゾーン』が何十年も存続するのかは、まだわかっていません」とガイガー氏は言う。「しかし、団塊が豊富な地域の海底動物相の多様性は、最も多様性に富んだ熱帯雨林よりも高いため、これは海底採掘の戦略に大きな疑問を投げかけることになります。」

残念ながら、多金属団塊を潜在的な利益と見なす企業にとって、深海の生物多様性はほとんど意味をなさないかもしれない。ガイガー氏は、クラリオン・クリッパートン地帯を構成する 4,500 マイル内のすべての地層の総質量は、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な可能性があると指摘している。しかし、すでに数え切れないほどの例が示しているように、一見遠く離れた生態系の 1 つが破壊されると、他の場所に致命的で危険な波及効果を引き起こす可能性がある。

「深海生物の酸素源を枯渇させないよう、これらの物質の採掘方法を再考する必要がある」とガイガー氏は警告する。