地球早期蛇纹石化过程为合成氨基酸提供原料

发布时间：2023-06-27 06:55:04 来源:科技日报

(资料图片仅供参考)

科技日报讯（记者宋迎迎通讯员王敏）6月26日，科技日报记者从中国科学院海洋研究所获悉，该所深海中心孙卫东课题组在生命起源领域取得重要进展。团队利用高温高压实验证明了氮气可以快速参与蛇纹石化过程并生成大量氨气，结合团队前期研究，证明了在岩浆海后期，蛇纹石化导致地球大气构成由“二氧化碳+氮气”转变为“氨气+甲烷”，在闪电作用下可以合成大量氨基酸，在超临界水+二氧化碳层形成氨基酸浓汤，而这是生命起源的关键。相关研究论文发表在《科学通报》上。

生命起源问题是最重要的科学问题之一。1953年，著名的米勒—尤列实验证明甲烷、氨气、氢气和水蒸气在电火花作用下可以产生大量氨基酸，这一反应被认为是生命起源最重要的前置反应之一。然而，传统认为冥古代地球大气主要成分是二氧化碳和氮气，缺乏甲烷和氨气。相较于以甲烷和氨气为主的还原性大气，在中性大气中氨基酸合成效率将大大降低，米勒—尤列反应受到限制，氨基酸能否在原始大气中大量合成存在争议。

针对冥古代地表氨基酸合成缺乏关键原料——氨这一问题，孙卫东课题组进行了蛇纹石化合成氨的高温高压水热实验，研究“橄榄岩—水—氮气（—二氧化碳）”体系在冥古代地表温压条件下的反应。研究结果显示，在250—350℃和19—28兆帕条件下，橄榄岩与水之间发生蛇纹石化反应产生蛇纹石和氢气，每克橄榄岩对应的产氢量在30天内从0上升至100—200微摩尔。进一步地，氮气与蛇纹石化的产物之一氢气发生合成氨反应。氨的产量受到温压条件和二氧化碳加入与否的显著影响，在加入二氧化碳的实验中，氨的转化率显著提升。

该研究揭示了蛇纹石化合成氨过程可以在冥古代地表广泛发生并产生大量氢气和氨，从而为氨基酸的合成提供原料。

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