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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院海洋研究所獲悉，該所深海中心孫衛東課題組在生命起源領域取得重要進展。團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，結合團隊前期研究，證明了在巖漿海后期，蛇紋石化導致地球大氣構成由“二氧化碳+氮氣”轉變為“氨氣+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鍵。相關研究論文發表在《科學通報》上。
生命起源問題是最重要的科學問題之一。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生大量氨基酸，這一反應被認為是生命起源最重要的前置反應之一。然而，傳統認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鍵原料——氨這一問題，孫衛東課題組進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。研究結果顯示，在250—350℃和19—28兆帕條件下，橄欖巖與水之間發生蛇紋石化反應產生蛇紋石和氫氣，每克橄欖巖對應的產氫量在30天內從0上升至100—200微摩爾。進一步地，氮氣與蛇紋石化的產物之一氫氣發生合成氨反應。氨的產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生并產生大量氫氣和氨，從而為氨基酸的合成提供原料。
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