位於西太平洋的小島南鳥島是日本最東端的領土。三角形斑點僅佔地一平方英里，由於奇特的牆狀周長，該島的大部分地區都奇怪地低於海平面。除了簡易機場和日本氣象站外，沒有太多東西。最近的陸地在1000多公里之外。
然而，儘管它有一些不吉利的品質，但這座島卻是通往非凡事物的關鍵：稀土元素的寶庫。
那個寶藏的位置還是比較奇怪的。礦脈不在島上或島上。它位於該島所在海山以南的粘土沉積層中，位於魚牙、鱗片和骨頭的超沉積層中。魚化石是稀土元素陷阱。
它們的數量如此之多，而且它們的工作做得非常好，以至於日本科學家計算出，這個小島以南 2，500 平方公里區域的泥漿可以供應世界上 4 種稀土元素數百年的需求。 但是如何？為什麼？而且，最重要的是，我們該怎麼辦？
稀土元素是一組佔據元素週期表寬闊溝壑的化學元素。我們正處於技術繁榮的中期，其中稀土元素對於令人眼花繚亂的機器陣列至關重要。其中許多使我們能夠產生或利用可再生能源。
每次購買電視、智慧手機、LED、緊湊型熒光燈泡或充電電池時；每次公用事業公司安裝風力渦輪機時；每次豐田製造普銳斯時，都會在裡面噴一噴稀土元素。許多醫療和軍事技術也使用它們。因此，元素的消耗量在過去十年中有所增加。有點諷刺的是，目前它們的大部分礦山都在中國，伴隨著環境問題。
然而，稀土元素在地球上實際上並不那麼稀有。在可開採的礦床中發現這些元素是罕見的。由於它們的化學特性，它們通常不會以易於提取的方式聚集為稀土礦物。
這就是魚的來源。在今年 6 月發表在《科學報告》上的一篇論文中，一個日本科學家團隊試圖確定南鳥島和南太平洋馬尼基高原東南部第二個類似地點的魚類化石- 確定它們的來源以及其他地方是否可能有更多。
他們使用了化石本身的詳細資訊以及粘土中鋨同位素的比例，之前已經繪製了隨時間變化的丰度。他們計算出這些化石有 3440 萬年的歷史，它們集中在南鳥島腳下是產生南極冰蓋的行星冷卻的僥倖結果。
大約 3400 萬年前，南極洲經歷了一段溫暖的時期後開始形成永久性冰蓋。不久之前（從地質角度而言），隨著南美洲底部的德雷克海峽和南塔斯曼海隆的開放，南大洋終於在整個大陸自由流動，取代了塔斯馬尼亞和南極洲之間的陸橋。與大氣中二氧化碳的減少相一致，這種環流將南極洲與北方溫暖的空氣隔離開來，使其變得更冷，從而形成冰。
由於冷卻，南極底層水變得更冷，因此密度更大。由於密度較大的水下沉，它開始在較溫暖、密度較小的水域下向北流動。幾千年來一直在原本不溫不火的南海收集和儲存養分的底層水，在很長一段時間內第一次受到了攪動。
當這股豐富而寒冷的水流到足夠大、陡峭和足夠高的海山底部時，它被迫上升。營養物質湧入陽光照射的水中，孕育了生命的綻放。由深海流的上升流引起的類似但不那麼強烈的海山周圍的生產力今天存在。
由此產生的富礦持續了大約 100，000 年。當儲存在南極洲周圍的營養物質耗盡時，它就停止了。與此同時，嚴峻但不可避免的結果——牙齒、骨頭碎片和被稱為小齒的齒狀鱗片——沉入海底。
骨骼由鈣和磷酸鹽構成。研究合著者 Junichiro Ohta 表示，事實證明，化石磷酸鹽非常擅長捕獲稀土元素。在過去的 3400 萬年裡，化石緩慢地從泥漿中的流體中吸收了釔、銪、鋱和鏑。骨位的大表面積增強了這種能力。因此，泥漿含有高達百萬分之 20，000 的稀土元素，儘管它非常不完整。南鳥島礦床的特別之處不是它含有魚類化石，也不是這些化石有什麼特殊之處，而是過去氣候變化產生的一次性過程導致它們的超密礦床。
日本團隊計算出，南鳥島以南有 1600 萬噸稀土氧化物——按 目前的消耗速度，上述四種元素足以供應世界 420-780年，而且該礦床“具有以半無限的方式向世界供應這些金屬的潛力。”
當然，這一切都意味著南鳥島和摩比高原並非獨一無二。從理論上講，任何太平洋島嶼或海山都足夠陡峭和高（至少有幾千米的上升）並且在足夠深的海盆中（科學家計算出的深度超過 5，000 米）應該指向一個類似的寶庫。其基地附近的面積相對較小。太平洋包含數以百計的島嶼和海山，它們具有合適的水深測量，科學家生成的潛在目標地圖上有紅色斑點。
那麼，問題就變成了如何處理它。多樣化並大規模增加地球的稀土元素供應似乎是一個可靠的專家。資源的增加意味著我們可以製造更多的裝置來取代對化石燃料的需求。由於魚類化石比它們埋在其中的沉積物大，這使得它們的提取成為一個相對簡單的按大小分類的問題，而不是像傳統的露天採礦那樣使用有毒化學物質。與陸地稀土資源相比，泥漿中鈾和釷等放射性元素的含量也很低。
但是魚化石位於三英里多的水下，在這個深度還沒有商業採礦作業能夠盈利。然後是深海採礦後果的問題。
正在海底開採散佈在世界海洋中的臭名昭著的錳結核（這是Glomar Explorer試圖打撈丟失的蘇聯潛艇的臭名昭著的藉口）的努力現在正在進行中，其實際目的是在一個海底開採錳結核。太平洋的面積可能和西班牙一樣大。
根據 7 月 31 日發表在《生態與進化趨勢》上的一項研究，在這種情況下，擾亂如此大面積海床的成本可能被低估，而且可能很高。他們認為，同樣的誤解可能會困擾所有深海採礦專案的成本計算。
有人可能會說，由於魚類化石的面積相對較小，提取它們的好處超過了任何生物成本。然而，海山以南的棲息地可能是寶貴的生物房地產，其原因與將魚類化石放在首位的許多相同。而且，由於人類並非無所不知，而且意外後果的法則是鐵定的，很可能還有其他意想不到的代價。
所有這些與繼續在中國獲取稀土元素的成本或透過最近在美國或其他地方開新礦的努力相比如何？9 月 1 日在Nature Communications 上發表的一項研究討論了一個非常真實的可能性，即如果不仔細計劃和執行，地表開採可再生能源技術對生物多樣性造成的威脅可能會超過它們在阻止氣候變化方面的作用。簡而言之，它很複雜。
採礦不是敵人。沒有它，社會就無法運轉。我的父親是一位退休的採礦工程師，他喜歡說你接觸到的每一種商品要麼是開採的，要麼是養殖的，如果加上收穫的（如木材或魚），他並沒有錯。相反，就像農業或漁業，怎麼我們去挖掘是最重要的。不幸的是，這通常意味著更高的價格。
作者：Jennifer Frazer
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