图片来源：Weber Shandwick/Nippon Foundation
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文 | 王芊佳
出品 | 海潮天下
2024年，一项关于深海多金属结核可能自主产生“暗氧”的发现，打破了只有光合作用才能大规模产氧的传统认知。
为了验证这一现象、并探究其背后的物理化学机制，一个名为DORI（暗氧研究计划）的国际联合团队计划于2026年春正式启航。
▲上图：2024年的报道中的一图片：上图：一个国际研究团队，包括一名西北大学的化学家，发现深海海底的金属矿物在水深13000英尺处产生氧气。图片来源：英国诺斯韦斯特大学官网
展开剩余92%关于深海暗氧现象的发现与探索，是一个10多年的过程。其实起初，科学家们完全忽略了这一信号。从2013年首次在数据中观测到异常信号开始，研究团队在长达数年的时间里，一直将其视为测量误差、或是仪器故障，甚至多次丢弃被认为“损坏”的传感器。但是，关键的转折点出现在2021年，当团队使用另一种独立方法再次确认了深海氧浓度异常上升的现象时，才正式接受、并开始严肃研究“暗氧产生”这一颠覆性的发现。
此后，该研究进入了主动探索阶段。2022年，受纪录片中“岩石电池”说法的启发，科学家们提出了多金属结核通过电解水产生氧气的核心假说，并通过测量结核的高电压获得了初步证据。
这是一个为期三年的新研究项目，已计划从2025年1月持续至2028年1月，旨在系统解答暗氧的分布、其对生态系统的意义，以及深海采矿对其的潜在影响等关键问题。
图源：DORI
图源：DORI
公开信息显示，该项目由日本财团资助，核心成员包括苏格兰海洋科学协会的安德鲁·斯威特曼教授，以及来自波士顿大学和西北大学的多名顶尖科学家。
海潮天下（Marine Biodiversity）小编发现，特别有意思的是，这个项目还专门建了一个网站，域名都是用“暗氧命名”的（https://dark-oxygen.net ）。
▲上图：暗氧计划的官网。研究人员启动了一个名为“深海的黑暗氧气生产”的新研究项目，计划从2025年1月持续至2028年1月，旨在了解深海采矿对暗氧过程的影响。图源：DORI
此次任务的核心装备，是两台特制的深海着陆器，分别命名为Alisa、Kaia。
这两台设备的设计参考了航天探测器的结构，能够承受海底4000~6000米深处巨大的水压——这一压力强度相当于地球表面的1200倍。它们将于今年春季被投放至太平洋中部的克拉里昂-克利珀顿区（CCZ），该区域不仅是暗氧现象的首现地，也是未来深海采矿最具争议的潜在矿区。
▲上图：黑暗的深海中，究竟能产生多少氧气？2024年发表的关于深海海底在完全黑暗环境下能产生氧气的发现，已引起全球范围的广泛关注，被描述为近期海洋科学领域最激动人心的发现之一。该项目汇集了最初研究中的一些关键科学家，旨在进一步探究这一颠覆性的暗氧生产现象。DORI项目的核心目标，是确定在克拉里昂-克利珀顿区以外的太平洋海域，多金属结核周围是否也存在暗氧生产及其具体方式，并探究深海采矿对超出矿区直接范围的暗氧生产及深海生态系统过程所产生的潜在影响。图源：DORI
技术层面来看，Alisa和Kaia的功能，远超过了常规的观测设备。
它们搭载了精密的水样采集器、以及针对多金属结核设计的传感器，能够实时监测海床界面的微小电荷变化。科学家此前提出的假说是，这些富含金属的结核可能像“地质电池”一样，通过电解海水将水分裂为氢气和氧气。为了证实这一点，着陆器将向实验环境引入特定的化学示踪剂，探测与水氧化相关的质子。如果观测到质子的存在，将成为电解作用产氧的有力判据。
▲DORI官网上的一篇新闻显示，苏格兰海洋科学协会团队近期接收了其首台名为“艾丽莎”（Alisa）的暗氧着陆器。这个着陆器为承受最深海洋深度（11公里）的压力而建造，配备了海底实验舱、微型剖面系统，以及氧气、电导率、压力和浊度传感器。该着陆器目前正处于测试阶段，并将于2026年启程执行其首次科考任务。图源：DORI
除了这两台主力着陆器，研究团队还配置了一台“水下涡流相关测量系统”（AEC）。这台设备的作用是测量海床上方氧气的“通量”，即氧气在特定时间内的流动规律。通过对比氧气产生的模式与环境因素（如洋流、水温、沉积物覆盖度）之间的关联，科学家可以判定这种产氧过程究竟是持续稳定的呢，还是受某种未知生化因素调节的脉冲式反应。
根据研究团队官方公布的明确时间表，研究团队将乘坐科考船前往太平洋的克拉里昂-克利珀顿区（CCZ），执行首次出海科考任务，并布放特制的深海着陆器。着陆器回收后24~48小时，将能立即初步确认在海底是否检测到了产生的暗氧。2026年6月，科考船预计返回港口。到时候这项研究的结果，预计将初步出炉。
▲上图：2025年11月，Jeff Marlow博士、Frederica Calabrese博士与Andrew Sweetman教授在波士顿大学进行了数日的会面，开始规划2026年的首批DOP实验，并就一套初始的原位实验方案达成一致。图源：DORI
此前海潮天下（Marine Biodiversity）小编曾经报道过，2025年初，据英国苏格兰海洋科学协会（Scottish Association for Marine Science, 简称SAMS）官网发布的最新信息，该机构将启动一项为期三年的研究计划，深入探索暗氧现象。
对于目前正处于博弈阶段的深海采矿行业而言，“暗氧”的成因和产量具有关键的参考价值。如果实验证实深海结核确实是海底生物维持生存的重要氧气源，那么，就得重新评估大规模采矿对深海生态链的影响了。
目前，该项目已获得联合国教科文组织政府间海洋学委员会的认可，成为“联合国海洋科学促进可持续发展十年”计划的一部分。
上图：多金属结核及其横截面。图片来源：国际海底管理局（ISA）
▲上图：（从左至右）日本财团的Mitsuyuki Unno，西北大学的Franz M Geiger教授，波士顿大学的Jeffrey Marlow教授。图片来源：Weber Shandwick/日本财团。
暗氧——非生物产氧机制，会怎样动摇深海采矿的根基？
“暗氧”的发现，直接动摇了人类对需氧生命演化起点的判断。此前，在他们那篇研究最初出来的时候，笔者曾经写过一篇文章报道，提到对于深海采矿整个行业可能带来的影响。（参见笔者2024年7月份的旧文：《重磅！深海矿物生成“黑暗氧气”：新发现颠覆传统生命起源理论？》）
（上图：该论文标题、以及研究人员的阵容。图片来源：Nature Geoscience）
长期以来，学术界默认“大氧化事件”是复杂生命演化的先决条件，认为生物必须等待光合作用产生的氧气扩散至全球，才具备向多细胞、高能耗方向进化的动力。但，如果深海结核这种“地质电池”在数亿年前就能稳定供氧，这意味着，在没有阳光的海底，可能早就存在一些不依赖大气氧气的早期生命演化试验场。所以，一旦证实，那么人类将必须重新评估需氧代谢在地球上出现的真实尺度。
这一发现，还推翻了氧气作为“生物标志物”的排他性。在地质记录的研究中，过去教科书上习惯于将氧化还原状态的剧变与生命活动挂钩，甚至在深空探测中，也把氧气视为了寻找外星生命的“黄金标准”。但是，这种非生物产氧机制的证实，说明即便在完全没有光合生物的星体上，只要存在类似的地质结构和水体，氧气就能自发产生。这种地质产氧的“噪音”干扰了我们对地外生命信号的判定，让我们意识到氧气可能只是行星地质化学演化的伴生物，而非生命的专属产物。
最核心的冲击，在于它重塑了生命摇篮的能量图谱。传统的深海生命研究，主要是聚焦于热液喷口的化学能，但化学能，又往往局限在极其狭窄的喷口附近。而多金属结核遍洒在了海床表面，这种地质产氧机制，实际上将海底转化为了一个覆盖范围极广的“电池阵列”。这种分布式的、稳定的能量源，为生命在黑暗深海中的广泛分布提供了全新的理论依据，也意味着地球早期生命演化的可能性，或许并不局限在几个孤立的火山口，而是遍布整个大洋底部。
所以，笔者在2024年7月份的那篇报道“暗氧”的文章中早已提到过，如果“暗氧”现象被证实是深海生态系统赖以生存的基础，现行的深海采矿环境影响评价（EIA）体系将面临推倒重来的压力。
因为目前的环评框架，主要还是看物理层面的破坏，比如采矿车搅动起的沉积物云团，会不会窒息底栖生物？或者作业噪音，会不会干扰深海鱼类的沟通？……但“暗氧”发现，引入了一个更根本的生化风险：采矿还不光是挪走了那些小土豆矿石，更是拆除了这个生态系统的“制氧机”。如果多金属结核被大规模移除，原本依赖这些局部氧气源生存的生物链条，可能会从底层崩塌。这就像在森林里砍树，过去我们只担心鸟巢掉了，现在有可能发现，这些“树”其实是森林里唯一的氧气来源。
▼ 海潮天下·往期相关报道：
深海“暗氧”研究计划启动！苏格兰海洋科学协会或将揭示地球生命起源
深海矿物生成“暗氧”，会颠覆传统生命起源理论、深海采矿治理吗？
（上图：一种类似海葵的新种Relicanthus sp.，是一种新发现的刺胞动物，属于一个全新的目。它被发现在克利珀顿断裂带（CCZ）4100米深的海底，生活在附着在矿块上的海绵茎上。图片来源：网络/AFP）
未来的深海环评，怎么搞？
如果这样的话，海潮天下（MarineBiodiversity）小编预计，未来的环评标准，极有可能增加一个核心指标，即“地球化学功能丧失评估”。换句话说，采矿申请者你不能只是证明自己不会灭绝某个物种，你还得能证明，在移除结核后，海床的产氧速率和含氧量波动是否仍在生态耐受范围内。如果数据证明产氧量的大幅下降是不可逆的，那么，这种生态损失可能被判定为“重大环境危害”，从而在法律层面直接阻断商业采矿的许可。
同样地，这种改变也会倒逼监管机构，如国际海底管理局（ISA）重新界定“核心保全区”。现有的保护区划分主要基于生物多样性的地理分布，未来可能需要根据海床的产氧潜能来划定。一些产氧效率极高的“高能结核区”可能会被列为禁采区，因为它们不仅是资源产地，更是维持大洋深处碳循环和生命活动的“肺叶”。
这种环评权重的转向，实际上将深海采矿从简单的资源开采问题，上升到了全球气候调节和行星边界安全的高度。所以，如果今年6月份的这个实验成功，那么对国际海底管理局（ISA）的机制的影响是会比较大的。
不过，从目前情况看，对于美国特朗普政府而言，“暗氧”这类科学发现很难成为叫停深海开采的“红灯”。他们目前的政策逻辑，是很直白的，看重的是这些矿产在技术竞争和供应链安全中的战略价值，生态角色估计是不会重视的。前几天NOAA等机构被要求必须砍掉繁琐的环评审批，一切都是在给商业化开采清障。预计，在“美国优先”的叙事里，如果科学预警挡了资源自主的路，特朗普政府的反应应该不是会后退，而是要求企业用更先进的工程技术去“消解”这些环境风险，确保开采能按计划推进。
【参考资料】
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
【参考资料】
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
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文 | 王芊佳
编辑 | 海潮君
日期 | 2026年1月26日
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