不靠陽(yáng)光也能活？地下微生物充電生存，或成尋找外星生命新模板 地震提供能量源泉！地球上的大部分原核生物，約占地球總生物量的19%，生活在地底深處。這些生物在沒(méi)有陽(yáng)光照射的地方是如何獲取能量的問(wèn)題一直困擾著科學(xué)家們。

7月19日，中國(guó)科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所在《科學(xué)進(jìn)展》期刊上發(fā)表了一項(xiàng)突破性研究，揭示了地殼斷裂瞬間釋放的化學(xué)能可以成為地下微生物的能量來(lái)源。這一發(fā)現(xiàn)不僅改變了人們對(duì)地球深部生態(tài)系統(tǒng)的理解，還為在火星、歐羅巴等星球?qū)ふ疑峁┝死碚撘罁?jù)。

地震是一種劇烈的地殼斷裂過(guò)程，像一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)，不斷將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為化學(xué)能。研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)模擬了地下數(shù)公里內(nèi)的斷裂活動(dòng)，發(fā)現(xiàn)當(dāng)巖石破裂產(chǎn)生新鮮表面時(shí)，斷裂的化學(xué)鍵與水相遇會(huì)生成大量氫氣和過(guò)氧化氫。更重要的是，這些氫自由基與過(guò)氧化氫耦合驅(qū)動(dòng)了鐵的氧化-還原循環(huán)，持續(xù)釋放電子，使這些電子可以在碳、硫、氮等生命必需元素之間流動(dòng)，從而形成一種“地下電網(wǎng)”，供地下微生物取用能量。

參與該研究的研究人員表示，地下微生物不需要光合作用，只需沿著電子梯度“充電”即可生存。計(jì)算顯示，地震每年在斷裂面上產(chǎn)生的氫氣通量足以滿足微生物群落生存所需。因此，這些“以地震為食”的地下微生物能夠在能量豐富的環(huán)境中迅速繁殖生長(zhǎng)。

過(guò)去，學(xué)界一般認(rèn)為蛇紋石化或輻射裂解過(guò)程是地球早期生命起源的重要能量來(lái)源。然而，新的研究成果表明，斷裂活動(dòng)在深部地下空間廣泛存在，里氏2級(jí)以上的地震每年會(huì)發(fā)生110多萬(wàn)次，這種地質(zhì)過(guò)程產(chǎn)生氫氣的數(shù)量比蛇紋石化或輻射裂解過(guò)程高出至少10萬(wàn)倍。

這種“以地震為食”的生命過(guò)程也可能在其他星球發(fā)生。中國(guó)科學(xué)院院士何宏平指出，這種能量機(jī)制甚至可能在火星古老斷層或歐羅巴冰殼裂縫中發(fā)生，為太陽(yáng)系中的“暗生命”提供長(zhǎng)期能量來(lái)源。未來(lái)在地外生命探測(cè)任務(wù)中，需特別注意尋找斷裂帶附近的氧化還原信號(hào)，這些可能是與生命有關(guān)的標(biāo)志。

美國(guó)國(guó)家科學(xué)院院士諾姆·斯利普評(píng)論說(shuō)，該研究出色地還原了斷裂活動(dòng)真實(shí)的物理化學(xué)過(guò)程，為深部地下微生物群落的興衰變化提供了解釋。研究團(tuán)隊(duì)將繼續(xù)與加拿大教授庫(kù)爾特·O·康豪瑟和芭芭拉·舍伍德·蘿拉合作，開(kāi)展進(jìn)一步研究，驗(yàn)證這一無(wú)光生命模型的普適性。