研究人員發現，地震引起的巖石裂縫可以將水分解成富含能量的化合物，為地球深層生命提供能量。中國科學家最近對“一切生命都依賴于陽光”這一長期存在的觀點提出了質疑。他們在《科學進展》雜志上發表的一項新研究中發現，生活在地表深處的微生物可以從地殼運動引發的化學過程中獲取能量，這為生命如何在地下生存提供了新的認識。

該項研究由中國科學院廣州地球化學研究所何紅平院士和朱建西教授共同完成。

盡管曾一度認為由于缺乏陽光和有機營養而不適合居住，但如今，深層地下已被公認為廣闊而充滿活力的生物圈的家園，其中充滿了種類繁多的微生物。這些微生物依賴于水與巖石相互作用過程中發生的無機氧化還原反應。雖然已知氫（H?）是它們的主要能量來源，氧化劑是它們新陳代謝所必需的，但這些氧化劑的確切來源至今仍不清楚。

巖石行星深層地下由機械過程驅動的氧化還原化學示意圖。(A) 硅酸鹽結殼在地殼變形、板塊構造和地幔柱等各種地質過程的改造下，形成了地下宜居環境。(B) 微生物利用能量和電子在存在氧化還原梯度的裂隙系統中進行細胞生長和分裂。(C) 礦物-水反應將機械能轉化為化學能，并驅動深層生物圈中的鐵氧化還原循環。圖片來源：吳曉博士

為了解開這個謎團，研究團隊模擬了地殼斷層活動，發現巖石破裂過程中產生的自由基可以分解水，生成氫氣和氧化劑，例如過氧化氫（H?O?）。這些物質在裂縫系統內形成了獨特的氧化還原梯度，并進一步與地下水和巖石中的鐵（Fe）發生反應——根據局部氧化還原條件，將二價鐵（Fe2?）氧化為三價鐵（Fe3?），或將三價鐵（Fe3?）還原為二價鐵（Fe2?）。

在富含微生物的斷裂帶中，地震相關斷層活動產生的氫氣量比其他已知途徑（如蛇紋石化和輻射分解）高出10萬倍。研究小組證明，這一過程有效地驅動了鐵的氧化還原循環，進而影響了碳、氮和硫等元素的地球化學過程，從而維持了深層生物圈的微生物代謝。

這項研究為深層地下生物圈的能量來源和生態多樣性提供了新的見解。何教授和朱教授還指出，其他類地行星上的斷裂系統可能為地外生命提供宜居條件，為尋找地外生命開辟了新的途徑。

編譯自/scitechdaily