中國(guó)科學(xué)家研究發(fā)現(xiàn) 地殼斷裂瞬間釋放的化學(xué)能成為地下微生物的“陽(yáng)光替身”
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2025-07-20 15:10:00
△地殼斷裂維持深部地下微生物群落活動(dòng)的概念圖（研究團(tuán)隊(duì)供圖）
中國(guó)科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所7月19日發(fā)表于國(guó)際知名期刊《科學(xué)進(jìn)展》上的一項(xiàng)突破性研究顯示，地殼斷裂瞬間釋放的化學(xué)能，可為地下微生物提供陽(yáng)光的“替代燃料”。這一發(fā)現(xiàn)不僅改寫(xiě)了地球深部生態(tài)系統(tǒng)的能量劇本，也為火星、歐羅巴（木衛(wèi)二）等星球的“暗生命”設(shè)想提供了現(xiàn)實(shí)藍(lán)本。
研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)“壓裂-反應(yīng)”實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，模擬地下數(shù)公里內(nèi)的斷裂活動(dòng)。當(dāng)巖石破裂產(chǎn)生新鮮表面時(shí)，斷裂的化學(xué)鍵（自由基）瞬間與水相遇，生成可觀的氫氣和過(guò)氧化氫?！霸诘叵律奂臄嗔严到y(tǒng)中，巖石破裂產(chǎn)生的氫氣量，比已知的蛇紋石化或輻射裂解過(guò)程高出至少10萬(wàn)倍?！表?xiàng)目負(fù)責(zé)人朱建喜研究員形容，“地震（劇烈的地殼斷裂過(guò)程）等構(gòu)造活動(dòng)就像一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)，不斷把機(jī)械能轉(zhuǎn)換為化學(xué)能?！?/p>
更關(guān)鍵的是，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)——鐵原子在兩種狀態(tài)（+2價(jià)與+3價(jià)）之間反復(fù)“循環(huán)”，持續(xù)釋放電子。這些電子進(jìn)一步在碳、硫、氮等生命必需元素之間流動(dòng)，形成看不見(jiàn)的“地下電網(wǎng)”，為微生物提供可直接取用的能量?！八鼈儾恍枰夂献饔茫恍柩刂娮犹荻取潆姟纯缮?。”吳逍特別研究助理和林莽研究員說(shuō)。
計(jì)算表明，地震每年在斷裂面上產(chǎn)生的氫氣通量可達(dá)到737.2摩爾/平方，這些能量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)微生物群落生存的需要，生命可以迅速繁殖生長(zhǎng)。何宏平院士談到，“這種能量機(jī)制甚至可能在火星古老斷層或歐羅巴（木衛(wèi)二）冰殼裂縫中發(fā)生，為太陽(yáng)系‘暗生命’提供長(zhǎng)期‘電池’。”在未來(lái)地外生命探測(cè)的任務(wù)中，需特別注意尋找斷裂帶附近的氧化還原信號(hào)，這些可能是生命有關(guān)的標(biāo)志。
美國(guó)國(guó)家科學(xué)院院士Norm Sleep在文章評(píng)論中指出：“該研究十分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?！?/p>
據(jù)悉，研究團(tuán)隊(duì)將繼續(xù)聯(lián)合加拿大Kurt O Konhauser和Barbara Sherwood Lollar教授合作，開(kāi)展加拿大高等研究院“四維地球：地下世界的科學(xué)與探索”研究計(jì)劃，研究更多巖石產(chǎn)生氫氣的過(guò)程，進(jìn)一步驗(yàn)證這一無(wú)光生命模型的普適性。
（總臺(tái)記者 朱子榮）