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科技日報(bào)記者宋迎迎 通訊員王敏
6月26日，科技日報(bào)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(duì)利用高溫高壓實(shí)驗(yàn)證明了氮?dú)饪梢钥焖賲⑴c蛇紋石化過程并生成大量氨氣，結(jié)合團(tuán)隊(duì)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?dú)狻鞭D(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(bào)》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(shí)驗(yàn)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?dú)猓狈淄楹桶睔狻Ｏ噍^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(shí)驗(yàn)，研究“橄欖巖—水—氮?dú)猓ā趸迹斌w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?dú)馀c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(shí)驗(yàn)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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