光の届かない深海で「暗黒酸素」が生成されていた...光合成だけでない「地球の酸素供給源」とそれを脅かす採掘の脅威

原因としてまず考えられたのは、深海の微生物です。たとえば22年には、光が届かない深海に生息している古細菌ニトロソプミルス・マリティムス(Nitrosopumilus maritimus)が、暗闇の中で酸素を生成していることが発見されています。ただし、生成できる酸素はせいぜい自身が利用できる程度の微量でした。

研究者たちは微生物の影響を検証するために、毒性の強い塩化水銀をチャンバー内に流し込んでみました。微生物は排除されたと考えられましたが、酸素濃度は同じように上昇し続けました。

次に、研究者たちはポリメタリック・ノジュールに着目しました。この団塊は多様な金属を含んでいるので、放射性元素によって水が分解されて酸素濃度が上がった可能性を検討しました。しかし、団塊の成分分析をすると、多く見積もっても実際の酸素発生量の0.5%未満しか説明できないことが分かりました。

そこでスウィートマン博士は、ポリメタリック・ノジュールをノースウェスタン大で電気化学を専門としているフランツ・ガイガー博士に送り、協力を依頼しました。

ガイガー博士は以前の研究で、鉄さび（酸化鉄）が海水に触れると電気が発生することを発見していました。ポリメタリック・ノジュールに含まれている多種類の金属は酸化された状態なので、海水に触れると電気が発生する可能性があるのか見解を仰ぎたかったのです。この団塊が天然の電池として働くとすれば、水を水素と酸素に電気分解することができるかもしれません。

ガイガー博士は12個のポリメタリック・ノジュールを使って、表面に白金電極を配置して153カ所の電圧を測定しました。その結果、様々な値でしたが最大で0.95ボルトの電圧が観測されました。

Camille Bridgewater/Northwestern University

海水の電気分解には約1.5ボルト（乾電池1本分）ほどの電圧が必要です。ポリメタリック・ノジュールは層状に成長し、層ごとに豊富に含まれる金属が異なります。また、この団塊は多孔質であり、電池の役割を果たすのに適切な金属層が露出する可能性があります。それらの電位差によって「電池の直列つなぎ」の状態になることで、1.5ボルトを超えることは十分に考えられます。さらに実験を進めると、団塊の表面積と酸素生成量は相関していることが分かりました。

ポリメタリック・ノジュールが作る地球全体での暗黒酸素量の見積もりなど、今後、調査すべきことは多々ありますが、「私たちは天然の『地球電池（Geobattery）』を発見したようです。クラリオン・クリッパートン地帯にあるポリメタリック・ノジュールの総量だけでも、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でしょう」とガイガー博士は語ります。