以往人们认为，地球上的生物圈主要是在陆地和海洋。陆地上有接收太阳能进行光合作用的植物和以植物为食的各种动物。海洋中也有利用太阳能生长发育的各种水生植物和以这些植物为食的鱼类和其他各种生物。总的来说，这些生物都是靠太阳能生存的。
最近几年的研究发现，大量的生命存活在地下深处，专家称其为“地下生物圈”。这个生物圈的主角是细菌。在地下深处，没有光线，没有氧气，只有高温和高压。这些微生物多数完全不需要太阳能，不需要氧气，它们利用地球内部的热能来合成它们所需要的有机物。这种生活方式完全是一种新的生活形态，是人类迄今为止未触及过的领域。
为了研究调查“地下生物圈”中微生物的性质、分布等情况，日本一些科学家在岐阜县土岐市东浓地球科学中心的东浓矿山地下坑道，设置了一个地球化学实验室。据研究，地下的温度会随着愈来愈接近地球内部的地核而升高，从地表往下每增加1000米深，温度就上升20～30℃。专家估计，地下生物的最高生存温度可达120℃～150℃，远远超过目前生物生存温度113℃的最高纪录。由此判断，在地下5000米深处也会有地下生物生存。而陆地上的生物圈最多只有30～100米的厚度，占地球表面70％的海洋平均水深也不过3800米。据此看来，地下生物圈及其庞大。据测算，世界上陆地和海洋的生物总量约10000亿吨，而地下生物圈中的生物总量要数倍于这一数字。
地下生物圈不仅庞大，而且还是与现今的生物观念完全不同的“另一个新世界”、这个地球化学实验室的科学家已发现能分解原油及一部分农药的微生物、分解二氧化碳的微生物以及具有各式各样特殊功能的微生物。
与此同时，日本广岛大学在日本岐阜县的土岐市和瑞浪市之间一处埋藏核废料的125米深处的地下坑道里借用了一个房间，作为研究“地下生物圈”生态环境的实验室，实验室配备了一套自动净化地下水的装置，分析水里的细菌就是其中一项中心工作。处在这一深度上的地下水，基本上没有营养成分，可是每毫升水中细菌数却高达10万以上，目前已从中分离处70多种，其中有7种是首次发现的。
研究人员经过对104～170米深度范围细菌的分析，结果发现，支撑它们生存的那里的一个氮的循环体系，这个体系靠3种菌群维持平衡：①以岩石中的硫核氢作为能源，将溶于地下水中的气态氮合成的蛋白质形式的有机氮；②消耗这些有机氮，进而变成氨及硝酸等无机氮；③无机氮被分解，再还原成气态氮。按推测，地下更深处的研究还将进一步向下延伸到5000米深处，那里埋藏着更多有待探索的奥秘。
专家认为，地下深处的环境于生命诞生时的环境大致相同。现在，地底下有自己合成有机物作为养分而不依赖太阳光能源的生物，这样的生物很有可能是在生命诞生时所残留下来的。地下，可以说是生物演化的“时间胶囊”，因而，研究“地下生物圈”也相当于研究生命诞生的生物，意义非凡。
专家还说，地下微生物的生存不需要氧，我们探索地球以外的生命现象，也就未必以氧为先决条件，从而增大了它们存在的可能性，了解它们这种生存方式将大大有利于对地球外生命现象的研究。
