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重大发现:超临界二氧化碳的发现为生命起源提供了新启示

时间:2020-05-20 来源:本网  作者:佚名   点击:

  近日,中国科学院海洋研究所和中国科学院海洋大科学研究中心的一项科研成果刊发在《科学通报》的封面文章上:我国科学家在西太平洋一处深海热液区发现超临界二氧化碳。该研究揭示了我国科学家首次在深海热液区观测到自然状态下超临界二氧化然流体的喷发,并为研究生命起源提供了新启示。此外,这是全球首次在自然界发现超临界二氧化碳。

  该研究由中国科学院海洋研究所和中国科学院哈阳大科学研究中心共同合作,2016年,在“科学”号科考船的一次深海热液航中,科研人员利用我国自主研发的深海原位拉曼光谱探针,在1400米深海热液区发现了喷发含有超临界二氧化碳流体的热液喷口。随后,科研人员利用我国自主研发的深海热液温度探针测定了超临界二氧化碳喷口温度约为95摄氏度,进而使用深海原位拉曼光谱探针直接在深海原味探测了喷发状态的超临界二氧化碳流体,发现超临界二氧化碳拉曼谱峰在频移、半峰宽等光谱参数上与实验室模拟获得的超临界二氧化碳完全一致。

  同时,利用深海原位拉曼光谱分析,科研人员发现,含有超临界二氧化碳的热液流体中有大量氮气,远高于周围海水和热液中的氮气浓度,这说明超临界二氧化碳对氮气有富集作用。另外,科研人员还在原位超临界二氧化碳烂漫光谱中发现了多个未知组分的拉曼峰。而通过对拉曼峰的归属科研人员证明深海热液区喷发的超临界而言化痰流体中很可能含有大量的有机物质。科学家分析认为,深海热液区的超临界二氧化碳、氮气与周围矿物质结合,催化产生有机物,从而实现从无机到有机的转化过程,而有机物是生命基础,这为研究地球生命起源提供了新启示。

  生物研究学表明,超嗜热菌很可能是地球上生命的共同祖先,因此热液系统一直被认为与生命起源密切相关。热液所特有的化能生物群落具有不依赖阳光和嗜热特性,深海热液系统被认为可能与地球上初始生命产生的环境类似。生命的基本组成物质是氨基酸,但热液流体中缺少氨基酸的关键元素——氮,这是早期生命起源于热液假说最致命问题(在我们呼吸的空气中,氮的含量约占78%)。此次在深海热液区发现超临界二氧化碳流体大量富集氮气,为地球早期从无机到有机的过程提供了绝佳反应介质。

  我国科研团队基于这项科研成果,提出了新的地球生命起源假说:地球早期,存在于海洋与大气交界面的超临界二氧化碳层,富集大量氮气,并与海水和露出海表面的岩石矿物结合,催化产生有机物,从而成为了地球上早期生命源头。

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