磁性微生物在深海采矿中意想不到的作用

导读 多金属结核是海底土豆大小的沉积物,富含镍、钴和锰等矿物质。结核中富含具有重要经济价值的稀有矿物质,因此成为备受争议的深海采矿企业的...
2024-09-27 11:19:57

多金属结核是海底土豆大小的沉积物,富含镍、钴和锰等矿物质。结核中富含具有重要经济价值的稀有矿物质,因此成为备受争议的深海采矿企业的焦点。

关于结核是如何生长的,有几种假说,但大多数人认为结核的形成是因为海水中的金属成分慢慢沉淀到海底。一些研究表明,微生物也在结核的生长中发挥着作用。结核往往含有生物磁铁矿——趋磁细菌的化石残骸,这些细菌的磁性细胞器就像微小的指南针一样。

在《地球物理研究杂志:固体地球》上发表的一项研究中,研究人员研究了克拉里昂-克利珀顿断裂带 (CCFZ) 中细菌丰度与多金属结核分布之间的关系,该断裂带是国际海底管理局管理的位于夏威夷南部的环境管理区。对于蓬勃发展的深海采矿勘探行业来说,CCFZ 可能是一个具有经济重要性的地区。

作者分析了 2013 年研究巡航期间收集的海底沉积物。他们使用振动样品磁力仪确定磁性,使用电子显微镜根据电子衍射识别矿物,并使用光谱技术(测试材料如何吸收和发射光和其他辐射)检测稀土元素。

结果显示,样本中的磁性矿物有三种不同的来源:风载尘埃、火山和细菌。风载沉积物很可能是由中纬度西风和东北信风输送到该地区的,正如 CCFZ 中磁铁矿浓度从北向南、从东向西递减所表明的那样。火山磁铁矿是由南极底层水侵蚀莱恩群岛和夏威夷群岛而形成的。

生物磁铁矿(与细菌有关的类型)丰度最高的地方与 CCFZ 中多金属结核密度最高的地方相吻合。这一发现促使作者假设结核会产生富含碳、低氧的微环境,这种微环境既支持细菌,又促进磁铁矿纳米晶体的生物矿化。反过来,细菌有助于促进结核的生长。

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