Обитатели самых глубоких недр Земли питаются землетрясениями, в буквальном смысле

Организмы на поверхности Земли используют потоки электронов для жизни. Растения используют солнечный свет для производства углеводов, которыми питаются все животные, среди которых и люди. Далее потребленные нами углеводы переходят к молекулам кислорода, которыми мы дышим. Химический градиент между двумя этими источниками, который называют окислительно-восстановительной парой, производит энергию, пишет New Scientist.

Те организмы, которые живут под поверхностью также используют подобные пары для получения энергии. Но обитатели недр Земли не имеют доступа к солнечной энергии в любой ее форме, а это означает, что они не могут создавать те же пары углерод-кислород, как все остальные на планете.

“Основной вопрос заключается в том, откуда в недрах Земли берутся эти химические градиенты”, - говорит один из авторов исследования Курт Конхаузер из Университета Альберты в Канаде.

У Фокус. Технологии появился свой Telegram-канал. Подписывайтесь, чтобы не пропускать самые свежие и захватывающие новости из мира науки!

Ученые знают, что водород может образовываться под землей в результате реакций между водой и горными породами. Этот процесс является основным источником электронов, как углеводы на поверхности. Небольшая часть водорода также образуется при сдвиге силикатных пород в результате землетрясений, когда обнажаются химически активные поверхности, которые могут расщеплять воду.

Но для того, чтобы использовать этот водород, микробам нужны акцепторы электронов, чтобы создавать полные пары окислительно-восстановительных пар. Сам по себе водород не представляет большой ценности.

“Еда может быть на столе, но если у вас нет вилки, вы не сможете ее съесть”, - говорит Барбара Шервуд Лоллар из Университета Торонто в Канаде.

Она вместе с Конхаузером и командой использовала камнедробильные машины, чтобы проверить, как те же реакции, что генерируют водород в разломах, могут создавать полные окислительно-восстановительные пары.

Команда измельчила кристаллы кварца, чтобы повторить процесс, который происходит в разломах разных типов. Затем ученые смешивали порошкообразную породу с разными формами железа, которые можно найти в большинстве горных пород.

Кварц вступал в реакцию с водой и генерировал большое количество водорода как в стабильной молекулярной конфигурации, так и в более реактивных формах. Многие из образовавшихся водородных радикалов реагировали с железосодержащими жидкостями, образуя множество соединений, способных как отдавать, так и принимать электроны, в количестве, достаточном для образования разнообразных окислительно-восстановительных пар.

Исследователи подсчитали, что землетрясения генерируют гораздо меньше водорода, чем другие реакции взаимодействия воды и горных пород в коре планеты. Однако их выводы предполагают, что активные разломы могут быть локальными очагами микробной активности и разнообразия.

И для этого необязательно нужны масштабные землетрясения. Подобные реакции могут также происходить при растрескивании горных пород в сейсмически спокойных местах, таких как внутренние части континентов или тектонически мертвые планеты, такие как Марс.