甲烷从湖泊下方冒出。（图片来源：Strelyuk/Shutterstock） 土耳其的奇迈拉山（Mount Chimaera）着火了，而且已经燃烧了数千年。数十簇营火大小的火焰直接从山体面向大海的岩坡上喷涌而出。这些永恒的火焰由甲烷提供燃料，这种无色无味的气体是我们许多天然气的燃料来源，同时也是一种强效的温室气体。大多数甲烷（一个由四个氢原子环绕的碳原子）是由古代动植物和其他生命的腐烂形成的。但是地球本身也能产生甲烷。当水与某些类型的岩石中的一种名为橄榄石的矿物反应时，会释放出氢气。这种氢气与二氧化碳等碳源反应，形成甲烷。科学家们称这种甲烷为“非生物”甲烷，因为它可以在没有任何生命体存在的情况下发生。科学家们发现的非生物甲烷越来越多，研究人员周一宣布。更重要的是，他们还发现一些疑似非生物甲烷的来源实际上也是在生命体的帮助下产生的。这一发现改写了甲烷形成的教科书描述，并重申并非所有深层碳氢化合物都来自人们通常所认为的化石燃料。但研究人员表示，这可能也是化石燃料行业的好消息。“鉴于天然气至少在未来 50 年甚至更长时间内很可能仍然是关键能源来源，非生物甲烷当然具有巨大的经济价值，”加州大学洛杉矶分校的地球化学家、深层碳观测站的成员 Edward Young 说。这个科学家网络十年来一直致力于研究储存在地壳深处的碳如何影响地表生命。
土耳其奇迈拉山的甲烷火焰熊熊燃烧。（图片来源：VideoBlocks）
甲烷微生物
作为这项最新研究的一部分，研究人员收集了来自世界各地的甲烷样本，包括科罗拉多州东部的一个沙洲、土耳其的奇迈拉山以及南非的深层金矿等。然后，他们分析了这些气体的化学成分。同位素，即具有不同中子数的相同元素的版本，揭示了甲烷的形成方式。“利用甲烷气体中的重同位素组合（构成甲烷分子的碳和氢的不同原子量），我们现在可以确定甲烷分子的形成方式，包括其形成温度和/或反应路径，”Young 解释道。令科学家们惊讶的是，调查显示微生物实际上有助于产生非生物甲烷。地球深处的微生物消耗氢气并产生甲烷。“我们可以看出，在一些我们认为是非生物反应产生甲烷的情况下，实际上部分是由于微生物的活动，”Young 说。这一发现揭示了一个先有鸡还是先有蛋的难题：是非生物甲烷先出现，还是微生物先出现？“我们在开始这个项目时认为我们知道非生物甲烷是如何形成的，”Young 在一份声明中说。“我们现在了解到，它要复杂得多，而关键在于氢。”Young 说，一旦他们更好地掌握了岩石如何产生并被纳入甲烷的氢，科学家们将更接近于了解地球上有多少非生物甲烷以及地壳深处的微生物能产生多少。“
火星上的甲烷
Young 和同事们用来确定地球甲烷来源的技术，也可能为外星生命的可能性提供线索。研究人员在火星大气中发现了甲烷，最近关于甲烷是由生物还是非生物产生的存在争议。现在，Young 和深层碳观测站的同事们可以开始帮助解答这个问题的答案：这种甲烷是来自行星地壳深处的水与岩石之间的反应，还是来自更令人兴奋的来源，比如微生物？
