没有阳光的生命？地震裂隙滋养深层地下微生物群

中国研究人员近期对"万物生长靠太阳"这一长期认知提出了挑战。发表于《科学进展》的研究揭示了深部地下微生物如何从地壳断裂驱动的化学反应中获取能量，为理解地球深部生命提供了关键见解。

该研究由中国科学院院士、中科院广州地球化学研究所贺泓研究员与朱建喜研究员共同领衔。

深部地下因缺乏阳光和有机物长期被视为生命禁区，但近年研究发现这里存在着规模巨大、高度活跃的生物圈，孕育着多样化的微生物群落。这些微生物通过水岩相互作用中的非生物氧化还原反应获取能量。氢气(H₂)是其主要能量来源，氧化剂对代谢活动亦至关重要，但其起源此前尚未明确。

为破解此谜题，研究团队模拟地壳断裂活动，发现岩石破裂过程中产生的自由基可分解水分子，同时生成氢气与过氧化氢(H₂O₂)等氧化剂。这些物质在断裂系统内形成独特的氧化还原梯度，并能与地下水及岩石中的铁(Fe)发生反应——根据局部氧化还原条件，将二价铁(Fe²⁺)氧化成三价铁(Fe³⁺)或将三价铁(Fe³⁺)还原为二价铁(Fe²⁺)。

在微生物富集的断裂带中，地震相关断层作用驱动的产氢量可达其他已知途径（如蛇纹石化与辐射分解）的10万倍。团队证实该过程有效驱动铁元素的氧化还原循环，进而影响碳、氮、硫等元素的地球化学过程，持续支撑深部生物圈的微生物代谢。

本研究为深部生物圈的能量来源与生态多样性提供了新认知。贺泓与朱建喜指出，类地行星的断裂系统可能为地外生命提供宜居环境，这为寻找地球外生命开辟了新途径。

本研究由国家自然科学基金杰出青年科学基金及中科院战略性先导科技专项等项目资助。