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科技日報記者宋迎迎 通訊員王敏
6月26日，科技日報記者從中國科學(xué)院海洋研究所獲悉，該所深海中心孫衛(wèi)東課題組在生命起源領(lǐng)域取得重要進(jìn)展。團(tuán)隊利用高溫高壓實驗證明了氮氣可以快速參與蛇紋石化過程并生成大量氨氣，結(jié)合團(tuán)隊前期研究，證明了在巖漿海后期，蛇紋石化導(dǎo)致地球大氣構(gòu)成由“二氧化碳+氮氣”轉(zhuǎn)變?yōu)椤鞍睔?甲烷”，在閃電作用下可以合成大量氨基酸，在超臨界水+二氧化碳層形成氨基酸濃湯，而這是生命起源的關(guān)鍵。相關(guān)研究論文發(fā)表在《科學(xué)通報》上。
生命起源問題是最重要的科學(xué)問題之一。1953年，著名的米勒—尤列實驗證明甲烷、氨氣、氫氣和水蒸氣在電火花作用下可以產(chǎn)生大量氨基酸，這一反應(yīng)被認(rèn)為是生命起源最重要的前置反應(yīng)之一。然而，傳統(tǒng)認(rèn)為冥古代地球大氣主要成分是二氧化碳和氮氣，缺乏甲烷和氨氣。相較于以甲烷和氨氣為主的還原性大氣，在中性大氣中氨基酸合成效率將大大降低，米勒—尤列反應(yīng)受到限制，氨基酸能否在原始大氣中大量合成存在爭議。
針對冥古代地表氨基酸合成缺乏關(guān)鍵原料——氨這一問題，孫衛(wèi)東課題組進(jìn)行了蛇紋石化合成氨的高溫高壓水熱實驗，研究“橄欖巖—水—氮氣（—二氧化碳）”體系在冥古代地表溫壓條件下的反應(yīng)。研究結(jié)果顯示，在250—350℃和19—28兆帕條件下，橄欖巖與水之間發(fā)生蛇紋石化反應(yīng)產(chǎn)生蛇紋石和氫氣，每克橄欖巖對應(yīng)的產(chǎn)氫量在30天內(nèi)從0上升至100—200微摩爾。進(jìn)一步地，氮氣與蛇紋石化的產(chǎn)物之一氫氣發(fā)生合成氨反應(yīng)。氨的產(chǎn)量受到溫壓條件和二氧化碳加入與否的顯著影響，在加入二氧化碳的實驗中，氨的轉(zhuǎn)化率顯著提升。
該研究揭示了蛇紋石化合成氨過程可以在冥古代地表廣泛發(fā)生并產(chǎn)生大量氫氣和氨，從而為氨基酸的合成提供原料。
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