中國科學家研究發現 地殼斷裂瞬間釋放的化學能成為地下微生物的“陽光替身”

△地殼斷裂維持深部地下微生物羣落活動的概念圖（研究團隊供圖）

中國科學院廣州地球化學研究所7月19日發表於國際知名期刊《科學進展》上的一項突破性研究顯示，地殼斷裂瞬間釋放的化學能，可為地下微生物提供陽光的“替代燃料”。這一發現不僅改寫了地球深部生態系統的能量劇本，也為火星、歐羅巴（木衞二）等星球的“暗生命”設想提供了現實藍本。

研究團隊通過“壓裂-反應”實驗平台，模擬地下數公里內的斷裂活動。當岩石破裂產生新鮮表面時，斷裂的化學鍵（自由基）瞬間與水相遇，生成可觀的氫氣和過氧化氫。“在地下生命聚集的斷裂系統中，岩石破裂產生的氫氣量，比已知的蛇紋石化或輻射裂解過程高出至少10萬倍。”項目負責人朱建喜研究員形容，“地震（劇烈的地殼斷裂過程）等構造活動就像一台發動機，不斷把機械能轉換為化學能。”

更關鍵的是，氫自由基與過氧化氫耦合驅動了鐵的氧化-還原循環——鐵原子在兩種狀態（+2價與+3價）之間反覆“循環”，持續釋放電子。這些電子進一步在碳、硫、氮等生命必需元素之間流動，形成看不見的“地下電網”，為微生物提供可直接取用的能量。“它們不需要光合作用，只需沿着電子梯度‘充電’即可生存。”吳逍特別研究助理和林莽研究員説。

計算表明，地震每年在斷裂面上產生的氫氣通量可達到737.2摩爾/平方，這些能量遠遠超過微生物羣落生存的需要，生命可以迅速繁殖生長。何宏平院士談到，“這種能量機制甚至可能在火星古老斷層或歐羅巴（木衞二）冰殼裂縫中發生，為太陽系‘暗生命’提供長期‘電池’。”在未來地外生命探測的任務中，需特別注意尋找斷裂帶附近的氧化還原信號，這些可能是生命有關的標誌。

美國國家科學院院士Norm Sleep在文章評論中指出：“該研究十分出色地還原了斷裂活動真實的物理化學過程，為深部地下微生物羣落的興衰變化提供瞭解釋。”

據悉，研究團隊將繼續聯合加拿大Kurt O Konhauser和Barbara Sherwood Lollar教授合作，開展加拿大高等研究院“四維地球：地下世界的科學與探索”研究計劃，研究更多岩石產生氫氣的過程，進一步驗證這一無光生命模型的普適性。

（總枱記者 朱子榮）