Обитаващите дълбините микроби може да се хранят с енергията от земетресенията

Когато скалите се разпукват в подземни разломи, те генерират различни химични съединения, които биха могли да осигурят повече енергийни източници за микробите в земните дълбини

Ваня Милева Последна промяна на 06 август 2025 в 00:00 79 0

Микробите, живеещи дълбоко в Земята, могат да получават енергия от скални пукнатини, причинени от земетресения.

Кредит nik gaffney (CC BY-SA 3.0)
Микробите, живеещи дълбоко в Земята, могат да получават енергия от скални пукнатини, причинени от земетресения.

Скалите, напукани от земетресенията, биха могли да отключат широк набор от химически енергийни източници за микробите, живеещи дълбоко под земята. Ролята на земетресенията като батерии, захранващи дълбокия подземен живот, е разкрита от китайско-канадски екип чрез симулации на мощните сили на разломите в земната кора в лабораторни условия, фокусирайки се върху често срещания силикатен минерал кварц. Авторите на проучването смятат, че подобни процеси биха могли потенциално да поддържат микроби в други планети.

Всички организми на Земята използват потоци електрони, за да захранват живота си. На повърхността на планетата растенията използват слънчевата светлина, за да произвеждат захари на основата на въглерод, които животни като нас ядат. След това електроните текат от въглерода, който консумираме, към кислородните молекули, които вдишваме. Химичният градиент между тези донори на въглеродни електрони и приемащите електрони кислородни атоми, наречени редокс двойка, произвежда енергия.

Традиционно се смята, че на километри под повърхността, откъснати от слънчева светлина и повърхностни органични вещества, животът не може да съществува.

И все пак, последните открития разкриват масивна, активна дълбока биосфера, в която се намират приблизително 95% от прокариотите на Земята и която съставлява приблизително една пета от общата биомаса на Земята.

Но как тези микроби оцеляват в най-дълбоките, най-изолирани зони?

Проучването на Института по геохимия (GIG) в Гуанджоу към Китайската академия на науките и Университета на Алберта, дава отговор.

Те откриват, че сеизмичната активност и разрушаването на земната кора действат като естествен "генератор", постоянно произвеждащ енергия, която може да поддържа живота в дълбоката биосфера.

"Разломите в земната кора могат да генерират различни редокс двойки и да задвижват Fe редокс цикъла, като по този начин осигуряват устойчив източник на енергия за подземния живот на Земята и потенциално на други планетарни тела“, пише екипът в изследователската статия.

Симулация на фрактури

Дълго време се смяташе, че дълбоките недра са безплодни – без слънчева светлина, ограничени хранителни вещества, не изглеждаха като място, където животът може да процъфтява.

Но животът намира начин. Известно е, че екосистема от прокариотни организми процъфтява при екстремни условия и зависи от енергията от химични реакции между вода и скала.

Въпреки че водородният газ е бил известен източник на енергия за тези организми, произходът на основните оксиданти за техния метаболизъм остава загадка.

Това е проблемът, който новото изследване разглежда. Изследването показва, че сеизмичната активност и разрушаването на земната кора могат да захранват живота в дълбините на Земята, действайки като постоянен източник на енергия.

(A) Образуването на обитаема среда в недрата, тъй като силикатните кори се преработват от различни геоложки процеси, като деформация на кората, тектоника на плочите и мантийни струи. (B) Микробите използват енергията и електроните за клетъчен растеж и делене в системи пукнатини, където съществуват редокс градиенти. (C) Реакциите минерал-вода преобразуват механичната енергия в химическа енергия и задвижват редокс цикъла на желязото в дълбоката биосфера. Кредит: Xiao Wu et al., DOI: 10.1126/sciadv.adx5372

Екипът симулира мощните сили на разломите в земната кора в лабораторни условия, фокусирайки се върху често срещания силикатен минерал кварц.

Изследователите пресъздават два основни типа фрактури на скалите:

  • разширение, при което скалите внезапно се напукват, излагайки свежи повърхности незабавно на вода и
  • фрактура от срязване, при която разломите непрекъснато се смилат, смачквайки скали във вода.

И двата вида фрактури разделят водните молекули, произвеждайки водороден газ и силно реактивни молекули, наречени свободни радикали. След това тези свободни радикали образуват водороден газ (H₂) – известното гориво за дълбокия подземен живот. Разширенията са особено ефективни при натрупването на водороден пероксид (H₂O₂)..

Водородният пероксид се свързва с генерирания водород, за да образува естествена "редокс двойка" – химични вещества, които задвижват редукционно-окислителни реакции. Тази реакция произвежда електрическа енергия до 0,82 волта,  достатъчна за захранване на повечето животоподдържащи реакции.

Постоянните химични реакции

Съединенията водят до химичен дисбаланс, редокс градиент, в рамките на тези подземни фрактурни системи.

Желязото, често срещан елемент в скалите и подземните води, играе ключова роля в тази реакция. Проучването установява, че тези съединения, генерирани от земетресения, реагират с желязото, преминавайки през различните му форми: железен йон, загубил 2 електрона (Fe²⁺) и железен йон, загубил 3 електрона (Fe³⁺).

Този цикъл, от своя страна, влияе върху геохимията на други елементи, като в крайна сметка поддържа микробния метаболизъм.

Количеството произведена енергия е наистина забележително.

"В богати на микроби фрактури, производството на водород, предизвикано от разломи, свързани със земетресения, е установено, че е до 100 000 пъти по-голямо от това от други известни пътища, като серпентинизация и радиолиза", отбелязват изследователите .

Интересното е, че редокс цикълът на желязото влияе върху геохимията на други жизненоважни елементи като въглерод, азот и сяра. Всички тези елементи са от съществено значение за поддържането на микробния живот там долу.

Този непрекъснат поток от електрони, задвижван от механичната енергия на раздробяването и последващите химични реакции, създава "подземна енергийна мрежа", която поддържа уникални микробни общности.

Проучването предоставя нова представа за това как животът оцелява в тъмните, напрегнати дълбини на нашата планета.

Справка: Xiao Wu et al., Crustal faulting drives biological redox cycling in the deep subsurface. Sci. Adv. 11, eadx5372(2025). DOI: 10.1126/sciadv.adx5372

Източници: 

Earthquakes can power hidden life in the darkest depths of Earth, China-led study finds,  South China Morning Post

Earthquakes act like batteries to power deep underground life, study reveals, interestingengineering

Виж още за:
    Най-важното
    Всички новини

    Още от Животът

    Коментари

    За писането на коментар е необходима регистрация.
    Моля, регистрирайте се от TУК!
    Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!

    Няма коментари към тази новина !