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我國科學家首次在自然界發現超臨界二氧化碳
日期:2020-5-13 江蘇化工網
    

《科學通報》近日以封面文章刊發中國科學院海洋研究所和中國科學院海洋大科學研究中心的一項科研成果:我國科學家在西太平洋一處深海熱液區發現超臨界二氧化碳,這是全球首次在自然界發現超臨界二氧化碳,并為研究生命起源提供了新啟示。

中國科學院海洋研究所研究員張鑫介紹,在科學號科考船2016年深海熱液航次中,科研人員利用我國自主研發的深海原位拉曼光譜探針,在1400米深海熱液區發現了噴發含有超臨界二氧化碳流體的熱液噴口。

31攝氏度、7.3兆帕的溫壓條件下,二氧化碳才會以超臨界態的形式存在。超臨界二氧化碳既有氣態性質,又有液態性質,能快速溶解有機物。日常生活中的干洗就是用超臨界二氧化碳,石油工業中也大量使用超臨界二氧化碳作為溶劑,雖然被廣泛應用,但此前還從未在自然界中發現超臨界二氧化碳。張鑫說。

利用深海原位拉曼光譜分析,科研人員發現,含有超臨界二氧化碳的熱液流體中有大量氮氣,遠高于周圍海水和熱液中的氮氣濃度,這說明超臨界二氧化碳對氮氣有富集作用。此外,這些熱液流體中含有一些未知有機化學物質。

科學家分析認為,深海熱液區的超臨界二氧化碳、氮氣與周圍礦物質結合,催化產生有機物,從而實現從無機到有機的轉化過程,而有機物是生命基礎,這為研究地球生命起源提供了新啟示。

中國科學院海洋研究所研究員孫衛東說,熱液所特有的化能生物群落具有不依賴陽光和嗜熱特性,深海熱液系統被認為可能與地球上初始生命產生的環境類似。生命的基本組成物質是氨基酸,但熱液流體中缺少氨基酸的關鍵元素——氮,這是早期生命起源于熱液假說最致命問題。此次在深海熱液區發現超臨界二氧化碳流體大量富集氮氣,為地球早期從無機到有機的過程提供了絕佳反應介質。

科研團隊基于這項科研成果,提出了新的地球生命起源假說:地球早期,存在于海洋與大氣交界面的超臨界二氧化碳層,富集大量氮氣,并與海水和露出海表面的巖石礦物結合,催化產生有機物,成為地球上早期生命源頭。

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