Китайские учёные обнаружили, что микробы, обитающие в глубинах земной коры, получают энергию из трещин в горных породах, образующихся в результате землетрясений. Это открытие ставит под сомнение представление о солнечном свете как универсальном источнике энергии для жизни и расширяет границы поиска обитаемых условий как на Земле, так и за её пределами.
Исследование, проведённое Институтом геохимии Гуанчжоу, показало, что процессы разрушения горных пород способны расщеплять молекулы воды, производя энергонасыщенные соединения. Эти соединения обеспечивают стабильный источник энергии для организмов, обитающих в так называемой глубинной биосфере — области земной коры, лишённой солнечного света.
В статье исследователи объясняют: «Разломы в земной коре создают окислительно-восстановительные пары и запускают циклы окисления железа, тем самым обеспечивая устойчивую энергетическую базу для подземной жизни».
Лабораторное моделирование
Долгое время считалось, что в глубинах Земли невозможна жизнь: там нет света, мало питательных веществ и высокое давление. Однако оказалось, что микроорганизмы могут выживать благодаря химическим реакциям между водой и минералами.
Учёные сфокусировались на минерале кварце — одном из самых распространённых силикатов — и в лабораторных условиях воспроизвели два типа трещин:
- Разрывные (extension fractures) — когда породы раскрываются, открывая новые поверхности для взаимодействия с водой.
- Сдвиговые (shear fractures) — когда породы перемалываются в присутствии воды вдоль разломов.
В результате таких процессов вода распадается на свободные радикалы — крайне реакционноспособные молекулы, которые затем образуют водород (H₂) и перекись водорода (H₂O₂). Эти вещества и становятся топливом для подземных микроорганизмов.
Внутри трещин создаётся окислительно-восстановительный градиент — химический дисбаланс, необходимый для метаболизма микробов. Ключевую роль здесь играет железо, которое переходит между двух форм — Fe²⁺ и Fe³⁺. Этот процесс не только поддерживает жизнь, но и влияет на круговорот других элементов, таких как углерод, азот и сера — критически важных для микроорганизмов.
Огромные объемы энергии
Объёмы энергии, вырабатываемой таким способом, поражают. Учёные утверждают, что производство водорода в зонах с высокой концентрацией микробов и активными разломами может быть в 100 тысяч раз выше, чем при других известных реакциях, таких как серпентинизация или радиолиз воды.
По сути, эти подземные химические реакции создают нечто вроде «энергетической сети», поддерживающей целые сообщества уникальных микробов.
Открытие имеет значение не только для понимания земной биосферы. Подобные геологические процессы могут происходить и на других планетах, таких как Марс, или на спутниках — например, на Европе, луне Юпитера. Это повышает шансы на обнаружение внеземной жизни в местах, ранее считавшихся абсолютно негостеприимными.
Результаты исследования опубликованы в научном журнале Science Advances.
