中國科學院廣州地球化學研究所研究員何宏平、朱建喜團隊同合作者揭示了深部生物圈能量奧秘。相關研究成果7月18日發表于《科學進展》。
近年來的生命探測結果顯示，深部地下存在著一個規模龐大且活躍多樣的生物圈。這里的微生物從多種類型的氧化還原反應中原位獲取能量和電子以維持代謝活動。
氫氣是深部生命主要利用的還原性物質，其生成途徑多樣。但在深部生命主要集中的斷裂系統中，究竟哪種途徑能在此提供足夠的氫氣以維持微生物的生存和活動？此外，深部地下富含鐵等大量氧化還原敏感元素，它們如何與水-巖作用產生的氧化/還原物質發生反應？
在該研究中，圍繞“深部地下的宜居性形成與演變”這一關鍵科學問題，研究團隊從礦物表/界面反應的新視角展開研究，模擬了斷裂活動致使硅酸鹽礦物中硅氧鍵破裂，產生自由基化學位點并分解水的過程，并通過實驗進一步證實，硅酸鹽礦物破裂產生的氧化/還原組分極易與深部環境中的鐵發生反應。
研究團隊揭示了深部地下生物圈的能量來源和生態多樣性成因：地震誘發的礦物-水界面自由基反應為深部生命提供了重要能量來源，所建立的氧化還原梯度促使礦物與生命進行物質交換和能量轉化，支持了深部地下微生物群落的生長、繁殖和多種代謝活動。隨著地球深部過程的巨大轉變，大陸地殼發生長英質化轉變且構造活動增強，礦物機械力化學過程產生更多氫氣和過氧化氫，廣泛造就并維持了具有氧化還原梯度條件的深部地下環境。這不僅為生命提供了規避高能紫外線和隕石撞擊等重大災變事件的避難所，也為生命起源和演化提供了此前未知的重要場所。
研究人員強調，礦物機械力化學過程不僅存在于動力地質作用活躍的地球，在其他類地行星上也時刻發生著。因此，他們提出，探測火星斷裂帶與氧化/還原組分相關的地球化學信號，或許是一個發現地外生命的有效策略。
相關論文信息：https://doi.org/10.1126/sciadv.adx5372