Жизнь без солнечного света: землетрясения обеспечивают энергией подземные микроорганизмы

Разломы горных пород, вызванные землетрясениями, производят водород и окислители, которые питают жизнь в глубоких недрах Земли. Возможно, это подсказка к поиску жизни за пределами нашей планеты. Фото: Shutterstock

Китайские учёные поставили под сомнение устоявшееся представление о том, что «вся жизнь зависит от солнечного света». В исследовании, опубликованном в журнале Science Advances, они раскрыли механизм, с помощью которого микроорганизмы в глубоких недрах Земли получают энергию из химических реакций, вызванных разломами земной коры. Это открытие даёт важные подсказки о жизни в глубинах нашей планеты.

Исследование возглавили профессор Хунпин Хэ, член Китайской академии наук (CAS), и профессор Цзяньси Чжу из Гуанчжоуского института геохимии CAS.

Долгое время считалось, что глубокие недра Земли непригодны для жизни из-за отсутствия солнечного света и органических веществ. Однако в последние годы там обнаружили обширную и высокоактивную биосферу, населённую разнообразными микроорганизмами. Эти микробы получают энергию из абиотических окислительно-восстановительных реакций во время взаимодействия воды и горных пород. Водород (H₂) служит их основным источником энергии, а окислители необходимы для метаболической активности, но их происхождение до сих пор оставалось загадкой.

Чтобы разгадать эту тайну, команда смоделировала процессы разлома земной коры и обнаружила, что свободные радикалы, образующиеся при разрушении пород, могут разлагать воду, генерируя как водород, так и окислители, такие как перекись водорода (H₂O₂). Эти вещества создают уникальный окислительно-восстановительный градиент в системах разломов, который может дополнительно реагировать с железом (Fe) в подземных водах и породах — окисляя двухвалентное железо (Fe²⁺) до трёхвалентного (Fe³⁺) или восстанавливая трёхвалентное железо (Fe³⁺) до двухвалентного (Fe²⁺) в зависимости от локальных условий.

В разломах, богатых микроорганизмами, производство водорода, вызванное сейсмической активностью, оказалось в 100 000 раз выше, чем при других известных процессах, таких как серпентинизация и радиолиз. Команда показала, что этот процесс эффективно поддерживает окислительно-восстановительный цикл железа, который, в свою очередь, влияет на геохимические процессы углерода, азота и серы — обеспечивая метаболизм микробов в глубинной биосфере.

Это исследование проливает новый свет на источники энергии и экологическое разнообразие глубокой подземной биосферы. Профессора Хэ и Чжу также отметили, что системы разломов на других планетах, похожих на Землю, потенциально могут создавать условия для внеземной жизни, открывая новые перспективы в её поисках.

Исследование финансировалось Национальным фондом выдающихся молодых учёных и Стратегической приоритетной исследовательской программой CAS, среди других источников.

Источники: