木卫二(Europa)的冰壳下存在一个的液态水海洋,使得其成为太阳系中潜在的宜居星球之一。由于表面环境恶劣且相对缺乏阳光,卫木二冰海生物将不得不利用氧化还原梯度在地下获得能量。氧化还原梯度的主要来源为生活在木卫二和其他冰海世界海洋提供光解氧化剂,如活性氧(ROS)的冰壳,和还原剂(铁(II),S(II),甲烷,H2)。然而,维持生命的重要障碍是:海洋混合结合氧化还原物种的程度未知,以及ROS破坏生物分子。
为了克服冰冻海洋世界中的生命障碍,来自Akron大学的研究者提出了一个“铁雪”模型,该模型假设由表面冰层产生的活性氧(ROS)氧化溶解的Fe(II),形成Fe(III)(氢氧化物)沉淀物,这些沉淀物作为“铁雪”沉降到海底。铁雪为厌氧微生物提供了一个呼吸基质,并通过在冰水界面中和ROS来限制对生物分子有害的活性氧暴露。
在大多数生物地球化学模型中,铁参与代谢氧化还原过程在很大程度上被忽视了。文章提出的模型克服了冰冻海洋世界中生命的重要概念障碍,扩大了潜在的代谢多样性,从而提高了总初级生产力、可居住环境生态位的多样性和体积,并最终提高了生物特征检测的概率。(李亚清 编译)