2013年，在太平洋偏远地区的一艘船上首次观察到一种神秘现象，这种现象显得如此荒谬，以至于海洋科学家安德鲁·斯威特曼确信他的监测设备有故障。
Relicanthus sp. 是在克拉里昂-克利珀顿区海域表面 4100 米下发现的新物种。它生活在附着在多金属结核上的海绵秸秆上，这些海底的结核是新能源很感兴趣的采矿资源。
地球被称为蓝色星球不是没有原因的，71%的地表被水覆盖，地球上的氧气主要来自海洋，而非雨林。生命与氧气都始于大海，生命原本就始于海底火山口，最初地球是厌氧菌的天下，直到海中绿藻的出现，使地球逐渐充满了氧气。在海面下200米的顶部区阳光充足，单细胞植物在阳光的照射下茁壮成长。
长久以来的看法是，植物、浮游生物和藻类等光合生物利用阳光产生氧气，仅藻类一项，就生产了地球上50%～85%的氧气。还有一部分氧气来自于非生物参与的水的光解过程。无论哪种，都需要太阳光的参与。
但传感器读数似乎显示，氧气是在海面以下4000米的海底产生的，那里没有光线可以穿透。在随后前往克拉里昂-克利珀顿区的三次航行中也发生了同样的事情。
“我告诉我的学生，把传感器放回盒子里。我们会把它们送回制造商那里检测，因为它们在胡言乱语。”苏格兰海洋科学协会教授、该机构海底生态和生物地球化学小组负责人斯威特曼说，“每次制造商送回来会说它们工作没问题，它们已经校准了。”
“当你看到一些与常识相悖的事情时，你会很谨慎。”斯威特曼说，他的团队发现的没有光合作用的氧气，正在挑战这一长期以来的假设。
周一发表在《自然地球科学》杂志上的这项研究表明，人们对海洋深处仍知之甚少，并强调了目前地球面临的气候危机，或许和海底开采稀有金属和矿物有莫大关系。这项研究发现的地球上除了光合作用之外还有另一种氧气来源，也具有深远的意义，可能有助于解开生命的起源。
海底取样
在海底有一种东西叫做“多金属结核”，是在数百万年的过程中通过化学过程形成的，这些化学过程导致金属在贝壳碎片、鱿鱼喙和鲨鱼牙齿周围从水中沉淀出来，形成一个个疙瘩，并覆盖了大片海底——多到你无法想象。
这种疙瘩中含有的钴、镍、铜、锂和锰等金属，在太阳能电池板、电动汽车电池和其他绿色技术的发展中，需求量很大。所以有一家公司准备在某个海域开采一批马铃薯大小的多金属结核。
但是原本为了绿色能源而做的开采，又遭致环保人士的反对。批评人士表示，深海采矿可能会不可逆转地破坏原始的水下环境，采矿设备扬起的噪音和沉积物羽流会损害中层水生态系统以及经常生活在结核上的海底生物。这些科学家警告说，深海采矿也可能破坏碳在海洋中的储存方式，导致气候危机。
斯威特曼的科学团队，就是用科学实验的数据来评估这种影响到底有多大。两家对克拉里昂-克利珀顿区采矿感兴趣的公司的，资助和支持了他的研究。
在2013年的那次实验中，斯威特曼和他的同事们使用了一个沉入海底的深海着陆器，将一个比鞋盒还小的腔室推入沉积物中，以封闭一小块海底及其上方的水。
他希望传感器检测到的是，随着微观动物吸入氧气，氧气水平会随着时间的推移缓慢下降。根据这些数据，他计划计算一种名为“沉积物群落耗氧量”的东西，该数据提供了有关海底动物群和微生物活动的重要信息。
结果首次意外地观察到海底正在产生“暗”氧。
但是他不相信数据显示的信息。
直到2021年，当斯威特曼使用另一种备用方法检测氧气并产生相同的结果时，他才只能接受一个似乎不可能的情况：没有光线的海底正在产生氧气。
他需要了解发生了什么。“我想，‘天哪，在过去的八九年里，我一直在忽视一些深刻而巨大的事情。’”
近十年来，斯威特曼在克拉里昂-克利珀顿区的几个地点一次又一次地观察到这一现象，克拉里昂-克利珀顿区是一个延伸6400公里的大区域，超出了任何一个国家的管辖范围。
该团队带回了一些沉积物、海水和多金属结核样本，在实验室进行研究，试图准确了解氧气是如何产生的。
了解暗氧
通过一系列实验，研究人员排除了微生物等生物过程，并将结核本身作为这种现象的起源。他们推断，也许是结核中的氧化锰释放了氧气。但斯威特曼说，结果发现并不是。
这里展示的是 2021 年在克拉里昂-克利珀顿区太平洋表面以下 4000 米处的海底附近采集的氧气微气泡。当水在上升到地表时变暖，气泡正在释放。
在巴西圣保罗的一家酒店酒吧里，斯威特曼看到一部关于深海采矿的纪录片，为研究带来了突破。“上面有人说，‘那是岩石中的电池’。”他回忆道，“看着这一切，我突然想，这可能是电化学的吗？他们想开采这些东西来制造电池，它们本身真的是电池吗？”
斯威特曼说，即使是AA电池的电流，当放入盐水中时，也可以将水分解为氧气和氢气，这一过程被称为海水电解。他推断，也许结核也在做类似的事情。
斯威特曼联系了伊利诺伊州埃文斯顿西北大学的电化学学家盖格（Franz Geiger），他们一起进行了进一步的研究。他们使用一种称为万用表的设备来测量微小的电压和电压变化，记录了结核表面0.95伏的读数。
这些读数低于海水电解所需的1.5伏电压，但表明当结核聚集在一起时可能会出现明显的电压。
“我们似乎发现了一种天然的‘地质电池’。”西北大学温伯格艺术与科学学院查尔斯·E·莫里森和艾玛·H·莫里森化学教授盖格在一份新闻稿中说，“这些地质电池或许能解释海洋‘暗氧’的产生。”
挑战范式
英国南安普敦国家海洋学中心海洋生物地球科学教授兼负责人丹尼尔·琼斯表示，深海结核正在产生氧气——这一发现“惊人而意外”。他曾与斯威特曼合作，但没有直接参与这项研究。他通过电子邮件说：“这样的发现表明了去广阔而未知的海洋探险的价值。”
缅因州毕格罗海洋科学实验室的高级研究科学家Beth Orcutt表示，这项研究无疑挑战了“深海氧气循环的传统范式”，并认为斯威特曼的团队提供了“足够的支持数据来证明这一观察结果是真实的信号”。
夏威夷大学毛利分校海洋学荣誉退休教授克雷格·史密斯称，地电池假说是暗氧产生的合理解释。“然而，对于任何新发现，都可能有其他的解释。”史密斯补充说：“由于这项研究的局限性，无法真正评估这种（暗氧产生）的区域意义，但它确实表明深海海底锰结核的潜在生态系统功能未得到重视。”
揭开生命的起源
美国地质调查局估计，克拉里昂-克利珀顿区存在211亿干吨多金属结核，其中含有的关键金属比世界陆地储量的总和还要多。
国际海底管理局根据《联合国海洋法公约》管理该地区的采矿活动，并已发布勘探合同。该组织本月将在牙买加举行会议，考虑允许公司从海底开采金属的新规定。
然而，包括英国和法国在内的几个国家表示谨慎，认为应该暂停或禁止深海采矿，以保护海洋生态系统和生物多样性。本月早些时候，夏威夷禁止在其州水域进行深海采矿。
斯威特曼和盖格说，采矿业在可能开采深海结核之前，应该考虑这一新发现的影响。
夏威夷大学的史密斯表示，考虑到结核开采对脆弱、生物多样性和原始环境的影响，他赞成暂停开采结核。
盖格说，20世纪80年代在该地区早期的采矿尝试提供了一个警示故事。“2016年和2017年，海洋生物学家访问了20世纪80年代开采的地点，发现那里甚至没有细菌。”他补充道：“然而，在未开采的地区，海洋生物蓬勃发展。为什么失去了结核的海底成为几十年的‘死亡区’，目前尚不清楚。”
被喻为地球之肺的亚马逊雨林植物，仅提供地球6%的氧气。盖格认为海底采矿战略必须面对一个鲜为人知的情况：“富含结核地区的海底动物多样性远高于陆地最多样化的热带雨林。”
在克拉里昂-克利珀顿区海底遍布结核，并存在一个原生态的多生物系统
斯威特曼说，对深海采矿进行科学监督至关重要。关于暗氧是如何产生的，以及它在深海生态系统中扮演什么角色，仍有许多悬而未决的问题。
他补充道，了解海底如何产生氧气也可能有助于揭示生命的起源。一个长期存在的理论是，生命是在深海热液喷口上进化的，海水电解可以在深海中形成氧气的发现可以激发人们思考地球上生命起源的新方法。
“我认为需要做更多的科学研究，尤其是围绕这一过程及其重要性。”斯威特曼说，“我希望这是一个惊人的开始。”