۱۹ ژوئیه ۲۰۲۵، عکس از نویسنده: روپندرا براهامبات -عکسی که سنگ‌های زیرزمینی را نشان می‌دهد.آلن کرسلر/گتی ایمیجز
در بیشتر تاریخ بشر، ما معتقد بوده‌ایم که نور خورشید پایه و اساس تمام حیات روی زمین است. با این حال، محققان در چین اکنون روشی کاملاً متفاوت برای بقای حیات کشف کرده‌اند، روشی که اصلاً به نور خورشید نیاز ندارد.
در یک مطالعه اخیر، آنها دریافتند که موجودات کوچکی که در اعماق سطح زمین زندگی می‌کنند، ممکن است انرژی خود را از واکنش‌های شیمیایی ویژه‌ای که به دلیل شکستگی سنگ‌ها ناشی از حرکت صفحات تکتونیکی رخ می‌دهد، دریافت کنند.
این فرآیند شکستگی، که به عنوان گسل پوسته‌ای نیز شناخته می‌شود، منجر به تشکیل مناطق گسلی می‌شود که به آب و گازها اجازه گردش می‌دهند و واکنش‌های شیمیایی را که نیازی به نور خورشید ندارند، امکان‌پذیر می‌کنند.
این کشف نه تنها نحوه درک ما از اکوسیستم‌های زیرزمینی را تغییر می‌دهد، بلکه به این نکته اشاره دارد که حیات مشابهی می‌تواند در سیارات دیگر، جایی که ممکن است نور خورشید برای همیشه دور از دسترس باشد، وجود داشته باشد.
نویسندگان این مطالعه خاطرنشان می‌کنند: “ما پیشنهاد می‌کنیم که گسل پوسته‌ای می‌تواند جفت‌های اکسایش-کاهش مختلفی ایجاد کند و چرخه اکسایش-کاهش آهن را هدایت کند و از این طریق یک منبع انرژی پایدار برای حیات زیرسطحی روی زمین و به طور بالقوه روی سایر اجرام سیاره‌ای فراهم کند.”
نویسندگان این مطالعه از موسسه ژئوشیمی گوانگژو می‌خواستند بفهمند که چگونه میکروب‌های ساکن در اعماق زمین به انرژی و اکسیدان‌ها، دو ماده ضروری مورد نیاز برای انرژی شیمیایی پشتیبان حیات، دسترسی پیدا می‌کنند.
در حالی که تحقیقات قبلی نشان داده بود که این میکروب‌ها می‌توانند از گاز هیدروژن به عنوان منبع انرژی استفاده کنند، منشأ اکسیدان‌های لازم هنوز مشخص نبود. برای حل این معما، محققان آنچه را که در طول شکستگی طبیعی سنگ رخ می‌دهد، که معمولاً در امتداد خطوط گسل زیرزمینی رخ می‌دهد، بازسازی کردند.
آنها در آزمایشگاه خود، به انواع مختلف سنگ‌ها فشار وارد کردند تا اثرات حرکت پوسته را شبیه‌سازی کنند. با ترک خوردن سنگ‌ها، مولکول‌های واکنش‌پذیری به نام رادیکال‌های آزاد آزاد کردند.
سپس این رادیکال‌ها با آب واکنش داده و گاز هیدروژن و ترکیباتی مانند پراکسید هیدروژن (H2O2)، یک اکسیدان، تولید کردند. این مواد با هم، یک محیط شیمیایی غنی از انرژی را تشکیل می‌دهند. با این حال، محققان چیزی حتی قابل توجه‌تر یافتند.
میزان هیدروژن تولید شده در طول این گسل شبیه‌سازی شده شگفت‌انگیز بود، تا ۱۰۰۰۰۰ برابر بیشتر از آنچه که توسط سایر فرآیندهای طبیعی مانند واکنش آب با مواد معدنی خاص (سرپانتینیزاسیون) یا تجزیه توسط تابش طبیعی (رادیولیز) تولید می‌شود.
علاوه بر این، هیدروژن و اکسیدان‌ها شکل آهن (Fe) را در آب و سنگ اطراف تغییر دادند و چرخه‌ای را آغاز کردند که در آن آهن بین حالت‌های اکسید شده و کاهش یافته خود تغییر می‌کرد. این چرخه ردوکس، واکنش‌های مربوط به عناصر دیگری که برای حیات مهم هستند، مانند کربن و نیتروژن، را بیشتر پشتیبانی می‌کند.
نویسندگان این مطالعه اظهار می‌کنند که زمین‌لرزه‌ها یا حتی جابجایی‌های جزئی زیرزمینی می‌توانند چنین شرایط شیمیایی را که میکروب‌ها برای زنده ماندن از آن استفاده می‌کنند، ایجاد کنند و این امر نیازی به هیچ ورودی از خورشید ندارد. «برای زنده ماندن در عمیق‌ترین و ایزوله‌ترین بخش‌های هیدروژئولوژیکی زیرسطح زمین، میکروب‌ها به انرژی حاصل از واکنش‌های اکسایش-کاهش متکی هستند و از الکترون‌هایی که در امتداد گرادیان‌های اکسایش-کاهش جریان دارند، استفاده می‌کنند. این فرآیند ممکن است کلید حفظ تنوع میکروبی و سکونت‌پذیری طولانی‌مدت زیست‌کره عمیق باشد.
این کشف نحوه تفکر ما در مورد محل وجود حیات را تغییر می‌دهد. این نشان می‌دهد که فعالیت زمین‌شناسی به تنهایی، بدون نور خورشید یا مواد آلی، می‌تواند انرژی کافی را برای بقای اکوسیستم‌ها در زیر زمین فراهم کند.
این نه تنها برای درک زمین، بلکه برای نگاه به فراتر از آن نیز مهم است. اگر واکنش‌های شیمیایی ناشی از گسل بتوانند از حیات در اینجا پشتیبانی کنند، شرایط مشابهی می‌تواند در سایر سیارات سنگی یا قمرها با زمین‌شناسی فعال، مانند مریخ یا اروپا، وجود داشته باشد.
با این حال، توجه به این نکته مهم است که این یافته‌ها از آزمایش‌های آزمایشگاهی حاصل شده‌اند. گام بعدی بررسی این است که این واکنش‌ها چند بار و با چه کارایی در مناطق گسل واقعی در زیر زمین رخ می‌دهند.
در صورت تأیید، این می‌تواند به سرنخی مهم در جستجوی حیات بیگانه تبدیل شود و به دانشمندان کمک کند تا زیست‌کره پنهان خود زمین را بهتر درک کنند.
این مطالعه در مجله Science Advances منتشر شده است.
