海洋喷口喷出的矿物质会产生氧化还原反应,从而产生电流

热液喷口不断地喷出富含矿物质的热水,并为海底的生物群落提供了支持。现在,日本的研究人员表示,它们释放的化学物质可以建立氧化还原反应,导致电流在通风口周围自然流动。1研究人员说,附近的微生物可能直接利用这些自由电子,它们甚至可能帮助合成生命进化所必需的化合物。

热液喷口产生的电力-图1

来源:©Wiley-VCH

JAMSTEC团队使用铂探针测量热液喷口周围的氧化还原电位

在2010年,Masahiro山本日本海洋-地球科学技术机构(JAMSTEC)和东京大学的同事们在实验室中证明,从热液喷口烟囱中提取的矿物样品导电。2用烟囱内壁制成的电极可以催化合成热液中的硫化物离子氧化成单质硫。由烟囱外壁制成的第二个电极可以驱动合成海水中分子氧的减少,这表明电流可以自发地流过排气烟囱。

现在,JAMSTEC团队使用铂探针原位测量了两个热液喷口周围的氧化还原电位。第一个是一个6米宽的法兰,研究小组发现,即使在没有热液的地方,法兰上方海水的电位也比正常海水低约100mV。在第二个地点,一个6米高的热液烟囱,研究人员测量到氧化还原电位显著降低,一直向上到烟囱外壁,在海床上的多个点,最远可达75米。因此,他们得出结论,自发产生的电流在导电矿床中广泛流动。

在实验室中,细菌生长在电极上,利用电子的还原能力获得能量,这是有据可查的;但目前尚不清楚这种所谓的电营养途径是否存在于自然界。然而,利用还原无机化合物中的电子作为能量来源的细菌在热液喷口周围无处不在。山本的研究小组认为,其中一些细菌可能会利用自然电流中的电子。他们还推测,“来自热液喷口的电流可能是在生命起源之前合成原始路径的有机构件所需的还原能量。”

深海地质彼得Girguis他自己的工作主要是利用热液喷口为地震仪提供动力,他说这项工作做出了重要贡献。他指出,对于任何一个曾思考过这些矿物性质的电化学家或冶金学家来说,这些大块硫化物中的电流流动都是有意义的。“但对于大多数研究自然世界的人来说,他们不会想到这一点。”

微生物生态学家指出:“热液喷口的流体温度可以达到200°C,这将不允许任何生命存在。拉尔斯·彼得·尼尔森丹麦奥胡斯大学教授。“通过电气连接,你可以从这种高温缺氧流体中获取电子,并将它们带到一个更舒适的地方。”