科学家研究地球上的微生物以深入了解其他行星上的生命

在波斯湾的阿曼，有一大块古老的海底——包括来自地球上地幔的超镁铁质岩石——被称为萨梅尔蛇绿岩。这些独特的岩石不仅提供了有关海底和地球上地幔的宝贵信息，它们还可能为其他行星上的生命提供线索。

为了找到这些线索，亚利桑那州立大学的一个科学家团队，他们是地球与空间探索学院和分子科学学院的埃弗雷特休克领导的地球化学有机过程探索小组的成员，前往阿曼调查一个这些岩石独有的地质过程，水与它们反应产生氢气。这个过程称为“蛇纹石化”，向微生物提供氢气，将其氧化为能量。

对于这个团队来说，了解这一过程可能会更好地了解其他行星上的生命，并开发能够探测地球以外海洋世界生命的太空探索仪器。他们的研究结果已发表在 AGU 的 JGR Biogeosciences上，主要作者 Alta Howells 曾是 ASU 生命科学学院的研究生，现在是 NASA Ames 研究中心的 NASA 博士后项目研究员。休克是这项研究的合著者。

“人们相信像蛇纹石化这样的过程可能存在于整个宇宙中，并且已经发现证据表明它可能发生在木星的卫星欧罗巴和土星的卫星土卫二上，”豪厄尔斯说。

在他们的研究中，研究小组着手确定可能影响地球上蛇纹石化生态系统生物多样性的因素。具体来说，该团队专注于产甲烷菌，这是一种通过用二氧化碳氧化氢气产生甲烷的微生物。产甲烷菌存在于蛇纹石化的生态系统中，是很可能在地球早期进化的简单生命形式。

阿曼蛇纹石化过程的概念图。在地表，蛇纹石化的流体、周围的地表水和风暴径流可以混合，从而导致地球化学梯度。插图显示了本研究中的一个地点，周围的地表水轻轻地混合到蛇纹石化的流体中。信用：豪厄尔斯等人。

在研究阿曼 Samail 蛇绿岩中的蛇纹石化流体时，该团队发现并非所有蛇纹石化宿主的生态系统都可能支持产甲烷菌。在不支持产甲烷菌的系统中，减少硫酸盐以获取能量的生物可能很普遍。

“由于硫酸盐还原剂不产生甲烷，这会对我们开发和部署的用于探测其他行星生命的任务的仪器产生重大影响，”豪厄尔斯说。

此外，从地球的角度来看，他们研究的产甲烷菌在不同地点的分布表明，蛇纹石化流体中的产甲烷菌比淡水或海洋沉积物中的产甲烷菌需要更多的能量。

虽然其原因尚未确定，但可能归因于蛇纹石化流体的高 pH 值或其电子受体二氧化碳的低可用性。

“对能量的需求是地球上所有生命的基础，”豪厄尔斯说。“如果我们能够开发出以能源供应为参数的简单模型来预测地球上生命的发生和活动，我们就可以将这些模型部署到其他海洋世界的研究中。”