我国科学家首次在自然界发现超临界二氧化碳

《科学通报》的封面文章最近发表了中国科学院海洋研究所和中国科学院海洋科学研究中心的一项科研成果:中国科学家在西太平洋深海热液区发现了超临界二氧化碳。这是世界上首次在自然界发现超临界二氧化碳,为研究生命起源提供了新的启示。

中国科学院海洋研究所研究员张馨表示,在“科学”号研究船2016年深海热液航行期间,研究人员利用中国自主研发的原位拉曼光谱探针,在1400米深海热液区发现了喷发超临界二氧化碳流体的热液喷口。

“二氧化碳只能在31摄氏度和7.3兆帕的温度和压力下以超临界状态存在。超临界二氧化碳具有气态和液态两种性质,可以快速溶解有机物。日常生活中的干洗使用超临界二氧化碳。超临界二氧化碳在石油工业中也被广泛用作溶剂。尽管超临界二氧化碳被广泛使用,但它以前从未在自然界被发现过。”张馨说。

利用深海原位拉曼光谱,研究人员发现含有超临界二氧化碳的热液中含有大量的氮,远远高于周围海水和热液中的氮浓度,表明超临界二氧化碳对氮有富集作用。此外,这些热液含有一些未知的有机化学物质。

科学家认为,深海热液区的超临界二氧化碳和氮与周围的矿物结合,催化有机物的产生,从而实现从无机到有机的转化过程。有机物是生命的基础,这为研究地球上生命的起源提供了新的启示。

中国科学院海洋研究所研究员孙卫东说,热液的特定生物能源群落独立于阳光和嗜热生物,深海热液系统被认为与地球上最初生命产生的环境相似。生命的基本组成是氨基酸,但热液缺乏氨基酸的关键元素氮,这是早期生命起源于热液假说中最致命的问题。这一次,在深海热液区发现的超临界二氧化碳流体富含氮,为地球从无机到有机的早期过程提供了极好的反应介质。

基于这一研究结果,研究小组提出了一个关于地球生命起源的新假说:在地球早期,海洋和大气界面的超临界二氧化碳层富集了大量的氮,与海水以及暴露在海面的岩石和矿物结合,催化了有机物的产生,成为地球早期生命的来源。

标题:我国科学家首次在自然界发现超临界二氧化碳

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