在地球最幽暗的深部地下空间，阳光从未探听，光合营用生成的有机物也极难抵达体育游戏app平台，使得东说念主们长期以来一直合计这片地球最大的寡养分环境是"生命的荒原"。

令东说念主不测的是，频年来的探伤效果发现，深部地下栖息着寰球   95% 的原核生物，约占总生物量的   19%，这比地表全部的动物还要多。这些深部生命只可从氧化规复反映中取得能量和电子防守生活和繁衍活动。因此，探索地下水—岩作用导致的氧化规复反映是解密深部生物圈能量起首与生态各样性的环节。

一次试验室里的岩石裂响揭开了这个谜题，故事发生在中国科学院广州地球化学磋议所的行星环境模拟试验室。磋议员们通过制造"东说念主工地震"发现，地下微生物所需的能量来自地壳断裂顷刻间开释的化学能，它成为阳光的"替代燃料"。

地震产生大齐氢气：

地球深部的"发电机"

在何宏平院士和朱建喜磋议员的开垦下，磋议员从深部生命主要栖息地——地下断裂系统——常见的地质历程动身，在试验室进行了一场模拟"东说念主工地震"的试验，磋议岩石离散导致的地球化学效应。

朱建喜磋议员（左）与何宏平磋议员（右）开垦吴逍博士进行矿物 - 水界面试验（图片起首：中国科学院广州地球化学磋议所）

磋议员们将坚韧的石英砂与水一同装入密封的球磨罐，模拟地下断层活动的狠恶冲击，试验包括了地壳离散变形最基本的两种体式：拉伸断裂和剪堵截裂。当岩石里面硅氧键像绷紧的琴弦相同断裂，产生极高反映活性的解放基，它们佩带有十分正式的电子，像一群切割工，顷刻间把水分子拆解成氢原子和羟基解放基。

地壳断裂防守深部地下微生物群落活动的想法图（图片起首：中国科学院广州地球化学磋议所）

神奇的技巧驾临，在监测屏幕上倏地跳出一条笔陡的氢气信号峰：短短几秒内，在反映容器顶部的空间，氢气浓度从零飙升到快要   200   微摩尔 / 升，溶液中的过氧化氢也同步增长至   10   微摩尔 / 升。这种气候阐明，岩石破裂的顷刻间，不错同期产生规复剂和氧化剂。尤其是在拉伸断裂中，过氧化氢更容易蕴蓄，与氢气构成一组新的氧化规复电对，造成了权贵的氧化规复梯度。

模拟岩石拉伸离散 ( Case I ) 和剪切离散 ( Case II ) 生成氢气和过氧化氢的历程（图片起首：吴逍）

基于试验效果，磋议员们将见解投向真的地壳中的构造活动，地壳里面断层、节理、褶皱等各样构造活动鲁莽导致岩石离散。他们征集了宇宙数百年来记载的地震发生频次和震级数据，摄取经典地球化学模子进行打算。效果令东说念主瞠目：寰球每年发生里氏   2   级以上的地震越过   110   万次！每一次回荡，齐在地壳中扯破岩石，造成的每一个狭窄裂隙齐会使硅酸岩矿物晶格内的硅氧键断裂，激勉矿物 - 水表 / 界面反映。

据测算，在每闲居米的断层面上，地震能产生高达   33.1   摩尔 / 年的氢气——这比传统意识的蛇纹石化和辐照裂解反映路线至少越过十万倍！正本，深部生命的"能量货币"——氢气，竟在断裂系统中如斯丰沛。

氧化剂

"焚烧深部生命能量引擎的火种"

然则，地下生命仅有"氢气"的燃料还不够，还需要"焚烧"氢气的"火种"——氧化剂。该团队依据试验比值估算，发现地震同期在每闲居米的断层面上产生了   39.7   摩尔 / 年的过氧化氢！规复居品与氧化居品并存，二者发生氧化规复反映不错出现"电子流动"并开释大齐能量，这足以焚烧深部生命的能量引擎，刹那间为千里寂亿万年的地来宇宙注入了倾盆的能量风暴！

姿色认真东说念主朱建喜磋议员线路，地壳里面的断裂活动，就像一台深埋地下的巨型发电机！它将地球里面的磅礴机械能，通过矿物落空解析水的历程，改变为电能，最终又以氢气、过氧化氢等物资的体式储存为化学能。一次中等地震（里氏   5   级）开释的氢气，就足以让地下微生物在尽头长的时候里吃饱喝足。

在寰球圭臬上，地震每年产生的氢气总量越过一亿摩尔！也等于说，地球深部险些是一座永不缺少的"氢气工场"。雷同历程也发生在火星上，火星沙尘暴中岩石颗粒的剧烈摩擦不错解析水产生氢气，加快了火星名义环境的干燥和氧化。

铁的氧化规复轮回：

"深部地下的生命电网"

该团队预防到，氧化规复梯度就像一部"电梯"，电子不错在这弘大的"电梯"玄妙动，而铁是深部地下最常见的氧化规复明锐元素之一，它在地下水和岩石中鲁莽离别，当然也就成为这条氧化规复"电梯"上的第一位乘客。磋议员在化学试验中发现，岩石离散产生的微量的过氧化氢不错把地下水里的二价铁细微氧化成三价铁，而大齐活性氢原子也不错把地下水和岩石里的三价铁规复为二价铁。

类地行星深部地下矿物机械力化学历程开动的氧化规复轮回暗意图（图片起首：吴逍）

林莽磋议员这么譬如，构造活动开动了铁离子在两种价态之间轮回变化，就像对一块弘大的电板按捺充电和放电，微生物只需把"插头"搭上这条电子流动的导线，就能合手续抽取其中电子，用以防守代谢活动和繁衍。

该团队还与加拿大   Babara Sherwood Lollar   涵养和   Kurt O. Konhauser   涵养张开谋划，共同取得了一个伏击意识：地壳断裂通过矿物机械力化学历程开动铁的氧化规复轮回，这个历程进一步又关联了深部地下的碳、氮、硫等元素的生物地球化学轮回，促使电子在甲烷 / 二氧化碳，硫化物 / 硫酸盐，氨离子 / 硝酸盐等物资间流动。

从地球到火星：

地震或成地外生命存在的环节条目

这一新发现挑战了"万物助长靠太阳"的传统意识，极地面拓展了东说念主们对生命基础的贯串限制，揭示了深部地下生物圈的能量起首和生态各样性成因。

磋议员们将化学试验效果与郊外探伤数据相干，阐明了这种能量模子在深部地下环境中具有普适性。举例，从南非金矿   3000   多米深处的地下水样，到俄罗斯科拉超深钻孔，到好意思国科罗拉多州地下的岩心，乃至格陵兰岛、爱尔兰和挪威冰盖下的破裂岩石，深部生命在断裂系统欺诈氢气和二价铁进行代谢和繁衍的气候无边存在。

何宏平院士指出，地震等构造活动促进了类地行星深部地下宜居环境的造成。这些间歇性地合手续活化的断裂系统，刚巧可能是类地行星深部孕育生命的"摇床"！跟着地球大陆地壳的演化和构造活动的增强，这种由矿物机械力化学开动的"能量引擎"越来越伏击。

值得预防的是，地壳断裂不仅使地球深部成为生命避让地表灾变的"避风港"，也发生在火星迂腐断层或木卫二冰壳破绽中，为可能的地下生命提供恒久"电板"。在将来地外生命的探伤任务中，需要荒谬关怀在火星的断裂带近邻的氢气、甲烷、铁轮回的共存信号，这些是地外生命存在的环节地球化学条目。

该磋议得到了国度了得后生科学基金、国度当然科学基金、中国科学院先导专项等资助。

参考文件

[ 1 ] WuXiao, et al. " Crustal faulting drives biological redox cycling in the deep subsurface. " Science Advances, 2025, 11 ( 29 ) : eadx5372.

[ 2 ] HeHongping, et al. " A mineral-based origin of Earth ’ s initial hydrogen peroxide and molecular oxygen. " Proceedings of the National Academy of Sciences, 2023, 120 ( 13 ) : e2221984120.

[ 3 ] WuXiao, et al. " Geodynamic oxidation of Archean terrestrial surfaces. " Communications Earth & Environment, 2023, 4 ( 1 ) : 132.

[ 4 ] WuXiao, et al. " Abiotic oxidants promoted cyanobacteria ’ s evolution and Earth ’ s oxidation " . The Innovation Geoscience, 2023, 1 ( 1 ) : 100003.

[ 5 ] HeHongping, et al. " An abiotic source of Archean hydrogen peroxide and oxygen that pre-dates oxygenic photosynthesis. " Nature communications, 2021, 12 ( 1 ) : 6611.

筹谋制作

出品丨科普中国

作家丨吴逍 中国科学院广州地球化学磋议所

监制丨中国科普博览

责编丨一诺

审校丨徐来、张林林

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