闇の世界で酸素を作っていたのは鉱石でした。
スコットランド海洋科学協会（SAMS）で行われた研究により、光が届かず光合成が不可能な深海では、鉱石が電気分解により海水から酸素を生成している可能性が示されました。
これまで深海の酸素は海の表面に住む光合成生物が作った生物由来の酸素（光の酸素）が拡散することによって維持されていると考えられてきました。
もし鉱石による電気分解が酸素の供給源として大きな役割を果たしているならば、地球の酸素の起源について大幅な見直しが迫られるでしょう。
しかし、いったいどんな鉱石が酸素を生成していたのでしょうか？
研究内容の詳細は2024年7月22日に『Nature Geoscience』にて公開されました。
目次
- 光が届かない海底で酸素が作られている
- 暗黒酸素の発生源を探せ
光が届かない海底で酸素が作られている
深海というと、熱水噴火口など一部を除き、砂に覆われた平坦な世界を想像するかもしれません。
しかししかし、実際には、深海の地形は非常に多様で、上の図のようにゴツゴツした黒い石で覆われた奇妙な地形が広がっている地域も存在します。
この黒い塊の正体はポリメタル・ノジュール（多金属団塊）と呼ばれており、電池の製造に必要となるマンガンや鉄、銅、ニッケル、コバルトなど多くの金属が含まれています。
そのため資源を狙う採掘企業たちにとって、海底は宝の山と言えるでしょう。
しかし新たな研究では、これらの海底に広がる塊たちが、単なる資源ではなく、酸素を生成している地球にとって重要な存在である可能性が示されました。
多くの人々は小学生のときに「酸素は光合成によって作られている」と教わります。
葉緑体を備えた植物細胞は光のエネルギーを使ってデンプンなどの栄養素を作り、その際に、二酸化炭素を吸い込んで、酸素を吐き出します。
上の図のように太陽と植物が描かれたイラストを一度は見たことがあるでしょう。
そして理科のテストなどでは「動物が酸素呼吸ができるのはなぜか？」という質問に対しては、植物たちの「光合成」のお陰と解答用紙に書き込まなければなりません。
もし光が届かない海底の鉱石たちが酸素を生産している場合、教科書に載っているような光合成の図は、酸素供給システムの一部に過ぎないことになり、酸素の起源についても再考を迫られることになります。
実験の失敗が大発見につながった
偉大な発見がしばしばそうであるように、今回の研究も失敗と挫折、そして勘違いからはじまりました。
研究が開始されたのは今から11年も前の2013年に遡ります。
当時研究者たちは、海底の生物が消費する酸素量を調べようとしていました。
海底の酸素消費量や二酸化炭素排出量はまだ詳しく理解されておらず、温暖化などのシミュレーションを正確に行う妨げになっていたのです。
調査にあたっては4000メートルの海底に密閉領域を構築し、時間経過による酸素の減少量が調べられました。
光が届かない海底では光合成が行われません。
そのため外部から酸素が供給されない密閉環境では、内部の生物の呼吸によって酸素濃度は低下する一方だと予測されました。
しかし測定開始からわずか2日あまりで、密閉された実験空間の酸素濃度は減るどころが3倍に上昇していたのです。
研究者たちはセンサーの故障と判断し、メーカーに対してクレームを送りました。
深海探査は非常に経費がかかるため、1度の測定失敗でも研究予算を大きく削ることになるからです。
しかし返却された装置を使った測定でも「酸素濃度上昇」という同じ結果が得られました。
そこで2021年、研究者たちは別の仕組みで働く酸素濃度測定器を使い、複数の地点で、再度の調査を行いました。
ですが、それでも、結果は同じでした。
密閉された海底領域で、酸素濃度が増え続けたのです。
この結果は、異なる酸素濃度測定技術を使っても、複数の海底を調べても、同様に酸素濃度が増え続けていることを示しています。
こうなると、原因は単なるセンサーの故障とは異なってきます。
人類の知らない未知の仕組みが、海底で酸素を生成しているとしか考えられません。
