4280米深海采礦，拉走3000多噸多金屬結(jié)核，如何影響海洋生物多樣性？(3)

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2026-01-14 23:54:51 頭條

直到2022年，斯威特曼在一個關(guān)于深海采礦的紀(jì)錄片中找到了靈感，視頻中引用了TMC 的首席執(zhí)行官杰勒德·巴倫（Gerard Barron）對海底多金屬結(jié)核的一個比喻："巖石中的電池"。斯威特曼開始考慮，這些結(jié)核有沒有可能真的像電池一樣，將海水電解成了氫氣和氧氣。第二年夏天，斯威特曼找到了美國西北大學(xué)的弗朗茲·蓋格（Franz Geiger）尋求幫助。在之前的工作中，蓋格發(fā)現(xiàn)當(dāng)薄層鐵銹浸在鹽水中時，鐵銹層中的電子會隨鹽水中離子的流動而移動，從而產(chǎn)生電流。

為了驗證這一假設(shè)，斯威特曼將幾千克的多金屬結(jié)核運到了蓋格的實驗室。令人驚訝的是，這些結(jié)核表面間的電勢差差別很大，最大可以達(dá)到0.95V。當(dāng)多個結(jié)核相互接觸的時候，這些結(jié)核很可能就像電池串聯(lián)時一樣，產(chǎn)生足以電解海水的電壓（約1.5V）。

圖片來源：Franz Geiger/Northwestern University

巖石中的電池

當(dāng)巴倫說出"巖石中的電池"這一比喻時，并沒有想到這些結(jié)核真的能發(fā)揮電池一樣的作用。巴倫指的其實是這些結(jié)核中含有大量關(guān)鍵金屬元素，包括電動汽車所需的鈷、銅、鎳，對清潔能源技術(shù)至關(guān)重要的稀土元素，以及電池上需求較大的鋰。

但含有金屬并不意味著就可以成為電池，目前研究者還無法確定結(jié)核中出現(xiàn)電勢差的來源。雖然這些結(jié)核的體積不大，但每個結(jié)核的形成都經(jīng)歷了很長的時間。起初，可能是一顆鯊魚牙，或是一塊貝殼碎片成為了核，隨后海水中的金屬元素開始圍繞這個核緩慢地沉淀，形成一層一層的殼。但這些層的生長速度極慢，每百萬年才能生長幾厘米厚。蓋格認(rèn)為，隨著結(jié)核的生長，沉積的金屬類型發(fā)生變化，每一層殼體會攜帶不同的電荷。如果結(jié)核表面破損，不同殼層暴露于海水中，就有可能形成電勢差。

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4280米深海采礦，拉走3000多噸多金屬結(jié)核，如何影響海洋生物多樣性？(3)

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