中國科學家發現,生活在地球深處的微生物可以通過地震引起的岩石斷裂獲取能量。這些發現挑戰了陽光是所有生命最終能量來源的觀點,並可能擴展人類對生物存在的理解,甚至在其他行星上也能找到生命的可能性。廣州地球化學研究所的團隊發現,地震驅動的岩石斷裂能夠將水分解為富含能量的化合物,這些化合物可以支持深層生物圈中的生命。研究小組在研究論文中提到:「我們提出地殼斷層可以產生各種氧化還原對,並驅動鐵的氧化還原循環,從而為地球及其他行星上的地下生命提供持續的能量來源。」
過去,人們認為深層地下環境是貧瘠的,因為缺乏陽光和有限的養分,似乎不是生命能夠繁榮的地方。然而,生命總能找到生存的辦法。已知在極端條件下存在的一種原核生物生態系統,依賴水和岩石之間的化學反應所產生的能量。儘管氫氣已被認為是這些生物的已知能量來源,但對於它們代謝所需的氧化劑的來源卻一直是一個謎。這項新研究正是針對這一問題進行探討。研究顯示,地震活動和地殼斷裂可以通過作為穩定的能量來源來驅動地球深層的生命。
研究團隊在實驗室中模擬了地殼斷層的強大力量,重點研究常見的硅酸鹽礦物石英。根據《南華早報》的報導,研究人員重建了兩種基本的岩石斷裂類型。首先是伸展性斷裂,這種斷裂使岩石裂開,暴露出新的表面與水接觸;其次是剪切斷裂,這種斷裂使得斷層在水中不斷磨損岩石。岩石的斷裂實際上會分解水分子,形成稱為自由基的高反應性分子。隨後,這些自由基會生成氫氣(H₂),這是已知的深層地下生命的燃料,並形成重要的氧化劑,如過氧化氫(H₂O₂)。這些化合物為微生物生命提供了能量來源。
這些化合物在地下斷裂系統中導致了化學不平衡,即氧化還原梯度的形成。鐵,作為岩石和地下水中的常見元素,在這一反應中扮演了關鍵角色。研究發現,這些由地震產生的化合物與鐵反應,使其在不同形式之間循環:二價鐵(Fe²⁺)和三價鐵(Fe³⁺)。這一循環進而影響其他元素的地球化學,最終支持微生物的代謝。所產生的能量量實在是驚人。研究人員指出,「在富含微生物的斷裂中,由地震相關斷層驅動的氫氣產量發現高達其他已知途徑,如蛇紋石化和輻射解離的 100,000 倍。」有趣的是,鐵的氧化還原循環影響著其他重要元素如碳、氮和硫的地球化學,這些元素對於維持地下微生物生命至關重要。這種電子的持續流動,由斷裂的機械能量和隨後的化學反應驅動,形成了一個「地下電網」,支持著獨特的微生物群落。
這項研究為生命如何在地球的黑暗、壓力巨大的深處生存提供了新的見解。此外,它還可能幫助尋找外星生命。火星和木星的衛星歐羅巴上類似的斷裂系統,可能為外星生命創造可居住的環境。這些研究結果已發表在《科學進展》期刊上。




