中国科学院广州地球化学研究所研究员何宏平、朱建喜团队同合作者揭示了深部生物圈能量奥秘。相关研究成果7月18日发表于《科学进展》。

近年来的生命探测结果显示，深部地下存在着一个规模庞大且活跃多样的生物圈。这里的微生物从多种类型的氧化还原反应中原位获取能量和电子以维持代谢活动。

氢气是深部生命主要利用的还原性物质，其生成途径多样。但在深部生命主要集中的断裂系统中，究竟哪种途径能在此提供足够的氢气以维持微生物的生存和活动？此外，深部地下富含铁等大量氧化还原敏感元素，它们如何与水-岩作用产生的氧化/还原物质发生反应？

在该研究中，围绕“深部地下的宜居性形成与演变”这一关键科学问题，研究团队从矿物表/界面反应的新视角展开研究，模拟了断裂活动致使硅酸盐矿物中硅氧键破裂，产生自由基化学位点并分解水的过程，并通过实验进一步证实，硅酸盐矿物破裂产生的氧化/还原组分极易与深部环境中的铁发生反应。

研究团队揭示了深部地下生物圈的能量来源和生态多样性成因：地震诱发的矿物-水界面自由基反应为深部生命提供了重要能量来源，所建立的氧化还原梯度促使矿物与生命进行物质交换和能量转化，支持了深部地下微生物群落的生长、繁殖和多种代谢活动。随着地球深部过程的巨大转变，大陆地壳发生长英质化转变且构造活动增强，矿物机械力化学过程产生更多氢气和过氧化氢，广泛造就并维持了具有氧化还原梯度条件的深部地下环境。这不仅为生命提供了规避高能紫外线和陨石撞击等重大灾变事件的避难所，也为生命起源和演化提供了此前未知的重要场所。

研究人员强调，矿物机械力化学过程不仅存在于动力地质作用活跃的地球，在其他类地行星上也时刻发生着。因此，他们提出，探测火星断裂带与氧化/还原组分相关的地球化学信号，或许是一个发现地外生命的有效策略。

相关论文信息：https://doi.org/10.1126/sciadv.adx5372

（原载于《中国科学报》 2025-07-21 第3版 综合）