Nature:地壳深处或存在广泛生命形式 以氢气为食 放射水解

王兴

作者：C. J. Ballentine

来源：Nature

发布时间：2015/1/24 20:54:24

地壳深处或存在广泛生命形式
为在地球甚至火星寻找地下微生物提供路线图



科学家之前在南非发现地表下4000 米处的岩石中存在以氢为食的微生物。图片来源：Gallo Images/Superstock

一项新的研究表明，地壳深处的古老岩石正在生产出比之前所预想的更多的氢气——这一状况与深海热液喷口附近的条件相似，而正是后者支撑了一个繁荣的生态系统。这一发现为在地球甚至火星上寻找地表深处的微生物提供了一张路线图。

研究人员在最新出版的《自然》杂志上报告了这一研究成果。

科学家曾一度认为，地表下的微生物生态系统消耗的能量是从地表上渗透而来的，这意味着这些生态系统的存在最终取决于阳光和光合作用。然而有关地下微生物群落以化学物质——例如氢——为食的发现则提出了一个问题，即这些生物群落到底有多普遍？

为了寻找问题的答案，加拿大多伦多大学地球科学家Barbara Sherwood Lollar和她的同事，在32个采矿遗址的200多个炮眼中——大部分在加拿大、南非和斯堪的纳维亚半岛——采集了氢气生成的数据。

研究人员利用这些信息估算了在大陆地壳最古老部分的深处能够产生多少氢气，这将有助于确定可能存在地下生命形式的区域。

地球上最古老的岩石是距今46亿年到5.5亿年的前寒武纪大陆岩石圈。研究人员通过计算后发现，这些岩石每年产生的气体大约是科学家之前估算结果的100倍。有两种化学反应能够产生气体，其中一种为岩石的天然放射性将水分子分解为氢气和氧气。

新的估算结果实际上使来自溶解在岩石中的氢气以及深海热液喷口的能量翻了一番。

Sherwood Lollar指出，“这使生命能够在这颗行星的哪里存在的概念产生了巨大变化”，这是因为超过70%的形成大陆的岩石都可以追溯到前寒武纪时期。

早在2006年，科学家便在南非威特沃特斯兰德盆地地表下4000米处发现了以氢为食、生活在岩石中的微生物。

然而Sherwood Lollar的研究团队发现的其他地点，包括那些芬兰和加拿大的遗址——他们最近鉴别的古水超过10亿年的历史——都具有更高的氢气水平，从而意味着对于微生物而言，这里可能是更宜居的环境。

“这太让人着迷啦。”美国康涅狄格州纽黑文市耶鲁大学地球微生物学家Sean McMahon说，“大多数钻孔还没有进行过微生物学研究——他们应该进行相关的工作。”

这一发现可以帮助科学家更好地了解早期的地球生命。哥本哈根市丹麦自然历史博物馆地球化学家Emily Catherine Pope表示，一个争论集中在海洋热液喷口形成后生命是如何传播和多样化的。

Pope强调：“如果你确定了一个能量源无处不在，那么它将不再是一个生命传播的限制因素。”

这一新发现还将能够让科学家通过在克拉通上钻孔从而研究与火星地质学特征类似的地球区域——克拉通是大陆古老而厚重的中央核心。

McMahon说：“在到达生命能够承受的最高温度之前，你可以进入更深的地下——这里有你期望找到的最深的生命形式。”

在海底发生扩张运动的地方，地壳会有裂口，沿着裂口会逐渐形成热液喷口。目前已知的热液喷口有100多个，会喷出温度超过350℃，由水和一些化学物质组成的滚烫混合物。有些喷口是“海底黑烟囱”，喷出的水柱因含有化学物质而呈现出灰色和黑色。目前已知这些喷口周围会生活着一些奇特的海洋生物。（赵熙熙）

http://www.nature.com/nature/jou ... ll/nature14017.html