È da tempo assodato che la vita sulla Terra dipenda dalla luce solare, ma nuove scoperte stanno riscrivendo questa convinzione. Alcuni ricercatori cinesi hanno dimostrato che la vita può prosperare anche nel sottosuolo profondo, alimentata non dal sole, ma dalle fratture della roccia causate dai terremoti.
La vita nascosta nelle profondità della Terra
Il sottosuolo profondo, un tempo considerato inabitabile per l’assenza di luce solare e nutrienti organici, è ora riconosciuto come un’estesa e dinamica biosfera, pullulante di diverse forme di vita microbica. Questi organismi si basano sulle reazioni redox inorganiche che avvengono durante le interazioni tra acqua e roccia. L’idrogeno (H₂) è noto per essere la loro principale fonte di energia, ma l’origine degli ossidanti, necessari per il loro metabolismo, è rimasta un mistero fino ad oggi.
Il team di ricerca, guidato dal Prof. Hongping He e dal Prof. Jianxi Zhu dell’Istituto di Geochimica di Guangzhou, affiliato all’Accademia Cinese delle Scienze (CAS), ha simulato l’attività di fagliazione della crosta terrestre. Hanno scoperto che i radicali liberi prodotti durante la fratturazione delle rocce possono scindere l’acqua, generando sia idrogeno che ossidanti come il perossido di idrogeno (H₂O₂).
Queste sostanze creano un gradiente redox unico all’interno dei sistemi di fratturazione. Possono poi reagire ulteriormente con il ferro (Fe) presente nelle acque sotterranee e nelle rocce, ossidando il ferro ferroso (Fe²⁺) a ferro ferrico (Fe³⁺) o riducendo il ferro ferrico (Fe³⁺) a ferro ferroso (Fe²⁺), a seconda delle condizioni redox locali. In sostanza, le fratture delle rocce generate dai terremoti forniscono i composti ricchi di energia necessari per sostenere la vita microbica nelle profondità della Terra, offrendo una nuova prospettiva sulla sopravvivenza della vita nel sottosuolo.
Fratture sismiche: fabbriche di idrogeno per la vita sotterranea
I terremoti, con la loro forza dirompente, non sono solo eventi geologici catastrofici, ma si rivelano anche inaspettati motori di vita nelle profondità della Terra. Recentemente è stato scoperto che le fratture generate dai terremoti creano ambienti unici dove la produzione di idrogeno, essenziale per la vita microbica, è eccezionalmente elevata.
Nelle fratture rocciose ricche di microbi, la produzione di idrogeno (H₂) indotta dalle faglie legate ai terremoti è stata quantificata in modo sorprendente: è fino a 100.000 volte maggiore rispetto a quella generata da altri processi geologici conosciuti, come la serpentinizzazione (una reazione chimica tra l’acqua e le rocce ricche di ferro e magnesio) e la radiolisi (la scissione dell’acqua causata dalle radiazioni). Questa enorme quantità di idrogeno fornisce una fonte energetica abbondante e prontamente disponibile per i microrganismi che popolano il sottosuolo profondo, un ambiente altrimenti scarsamente rifornito di energia.
Il team di ricerca ha dimostrato che questo processo di produzione di idrogeno guida in modo eccezionale il ciclo redox del ferro. In termini più semplici, le reazioni chimiche innescate dalle fratture sismiche alterano lo stato di ossidazione del ferro presente nelle rocce e nelle acque sotterranee, passando da forme ridotte (Fe²⁺) a forme ossidate (Fe³⁺) e viceversa. Questo dinamismo nel ciclo del ferro non è un evento isolato; al contrario, influenza a sua volta i processi geochimici di elementi cruciali come carbonio, azoto e zolfo. Questi elementi sono i mattoni fondamentali della vita e sono coinvolti in innumerevoli reazioni metaboliche.
La stretta interconnessione tra le fratture indotte dai terremoti, l’elevata produzione di idrogeno e il ciclo redox del ferro crea un ambiente ottimale che sostiene attivamente il metabolismo microbico nella biosfera profonda. Questo significa che i microrganismi possono sfruttare l’energia rilasciata da queste reazioni per le loro funzioni vitali, dal nutrimento alla riproduzione. In pratica, i terremoti non solo modellano la superficie terrestre, ma giocano un ruolo fondamentale nel fornire l’energia necessaria per alimentare ecosistemi microbici sotterranei che un tempo si riteneva non potessero esistere.
Nuove prospettive sulla biosfera sotterranea profonda
Le recenti scoperte sulle fratture sismiche stanno rivoluzionando la nostra comprensione della vita sulla Terra e oltre. Questo studio innovativo non solo svela i segreti delle fonti energetiche nella biosfera profonda, ma apre anche nuove e affascinanti prospettive sulla ricerca di vita extraterrestre.
La ricerca condotta dai Professori Hongping He e Jianxi Zhu ha gettato una luce completamente nuova sulle fonti energetiche e sulla diversità ecologica della biosfera del sottosuolo profondo. Fino a poco tempo fa, si pensava che la vita fosse limitata alle zone raggiunte dalla luce solare o da processi organici superficiali. Tuttavia, la dimostrazione che le fratture indotte dai terremoti possono generare quantità massive di idrogeno e guidare cicli redox fondamentali, come quello del ferro, riscrive questa narrativa.
Questo significa che vasti ecosistemi microbici possono prosperare in ambienti inimmaginabili, sostenuti da processi geochimici innescati dalla dinamica della crosta terrestre. Questa comprensione approfondita non solo espande la nostra visione della vita terrestre, ma ci invita a riconsiderare la sua resilienza e adattabilità in condizioni estreme.
Le implicazioni di questo studio vanno ben oltre il nostro pianeta. I Professori He e Zhu hanno osservato che sistemi di fratture simili su altri pianeti o lune del nostro sistema solare, e potenzialmente oltre, potrebbero offrire condizioni abitabili per la vita extraterrestre.
Tradizionalmente, la ricerca di vita al di fuori della Terra si è concentrata sulla “zona abitabile”, ovvero la regione intorno a una stella dove le temperature permetterebbero all’acqua liquida di esistere in superficie. Tuttavia, se le fratture geologiche possono generare le risorse energetiche necessarie, allora corpi celesti geologicamente attivi, anche se lontani dalla loro stella ospite e privi di atmosfera densa o acqua superficiale, potrebbero ospitare la vita nel loro sottosuolo.
Questo apre una nuova, interessante strada per la ricerca di vita oltre la Terra. L’attenzione potrebbe spostarsi verso corpi come le lune ghiacciate di Giove ed Encelado di Saturno, note per la loro attività geologica e per i loro oceani subsuperficiali, dove le forze mareali potrebbero creare fratture simili a quelle terrestri. La possibilità che la vita non dipenda unicamente dalla luce solare ma possa prosperare grazie a fonti energetiche endogene, modella in modo significativo le strategie future per le missioni spaziali e l’astrobiologia, invitandoci a guardare più a fondo, letteralmente, per scoprire se siamo soli nell’Universo.
Lo studio è stato pubblicato su Science Advances.
