中国科学家研究发现 地壳断裂瞬间释放的化学能成为地下微生物的“阳光替身”

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△地壳断裂维持深部地下微生物群落活动的概念图（研究团队供图）
中国科学院广州地球化学研究所7月19日发表于国际知名期刊《科学进展》上的一项突破性研究显示，地壳断裂瞬间释放的化学能，可为地下微生物提供阳光的“替代燃料”。这一发现不仅改写了地球深部生态系统的能量剧本，也为火星、欧罗巴（木卫二）等星球的“暗生命”设想提供了现实蓝本。
研究团队通过“压裂-反应”实验平台，模拟地下数公里内的断裂活动。当岩石破裂产生新鲜表面时，断裂的化学键（自由基）瞬间与水相遇，生成可观的氢气和过氧化氢。“在地下生命聚集的断裂系统中，岩石破裂产生的氢气量，比已知的蛇纹石化或辐射裂解过程高出至少10万倍。”项目负责人朱建喜研究员形容，“地震（剧烈的地壳断裂过程）等构造活动就像一台发动机，不断把机械能转换为化学能。”
更关键的是，氢自由基与过氧化氢耦合驱动了铁的氧化-还原循环——铁原子在两种状态（+2价与+3价）之间反复“循环”，持续释放电子。这些电子进一步在碳、硫、氮等生命必需元素之间流动，形成看不见的“地下电网”，为微生物提供可直接取用的能量。“它们不需要光合作用，只需沿着电子梯度‘充电’即可生存。”吴逍特别研究助理和林莽研究员说。
计算表明，地震每年在断裂面上产生的氢气通量可达到737.2摩尔/平方，这些能量远远超过微生物群落生存的需要，生命可以迅速繁殖生长。何宏平院士谈到，“这种能量机制甚至可能在火星古老断层或欧罗巴（木卫二）冰壳裂缝中发生，为太阳系‘暗生命’提供长期‘电池’。”在未来地外生命探测的任务中，需特别注意寻找断裂带附近的氧化还原信号，这些可能是生命有关的标志。
美国国家科学院院士Norm Sleep在文章评论中指出：“该研究十分出色地还原了断裂活动真实的物理化学过程，为深部地下微生物群落的兴衰变化提供了解释。”
据悉，研究团队将继续联合加拿大Kurt O Konhauser和Barbara Sherwood Lollar教授合作，开展加拿大高等研究院“四维地球：地下世界的科学与探索”研究计划，研究更多岩石产生氢气的过程，进一步验证这一无光生命模型的普适性。
（总台记者 朱子荣）
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