لا تصل أشعة الشمس إلى قاع البحر العميق، ومع ذلك تزدهر مجتمعات حيوانية كثيفة حول الفتحات الحرارية المائية والينابيع الباردة. مصدر طاقتها الأساسي كيميائي وليس شمسي. تقوم الكائنات الدقيقة بأكسدة المركبات المختزلة مثل كبريتيد الهيدروجين أو الميثان، وتستخدم الطاقة المنبعثة لبناء مواد عضوية - وهي عملية تُسمى التخليق الكيميائي.

تُشكّل هذه الكائنات الدقيقة أساس الشبكات الغذائية المحلية. يعيش بعضها بحرية في الماء أو الرواسب، بينما يُقيم البعض الآخر علاقات تكافلية داخل الديدان الأنبوبية أو المحار أو بلح البحر، مُزوّداً إياها بالغذاء. وقد أثبت اكتشاف النظم البيئية الكيميائية التركيب في عام 1977 أن الحياة المعقدة لا تتطلب عملية التمثيل الضوئي، ووسّع نطاق معرفة حدود قابلية السكن على الأرض.

تحدث عملية التخليق الكيميائي أيضًا في بيئات مظلمة أخرى، بما في ذلك المناطق ذات الحد الأدنى من الأكسجين والرواسب الجوفية العميقة. وتتنوع المسارات الأيضية المشاركة فيها، ولا تزال تُسفر عن رؤى بيوكيميائية جديدة. بالنسبة لعلم الأحياء الفلكي، تُقدم أنظمة التخليق الكيميائي نماذج لكيفية وجود الحياة على عوالم لا يصلها ضوء الشمس.

• إنتاج المواد العضوية باستخدام الطاقة الكيميائية
• يغذي النظم البيئية عند الفتحات والينابيع
• غالباً ما يتضمن ذلك ميكروبات تكافلية
• يوسع النطاق المعروف للمحيط الحيوي للأرض