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2020年5月11日 (2020年4月19日)

中国科学家首次在自然界发现超临界二氧化碳

    2020-05-11

    2020年5月11日(农历2020年4月19日),中国科学家首次在自然界发现超临界二氧化碳。

  2020年5月11日《科学通报》近日以封面文章刊发中国科学院海洋研究所和中国科学院海洋大科学研究中心的一项科研成果:我国科学家在西太平洋一处深海热液区发现超临界二氧化碳,这是全球首次在自然界发现超临界二氧化碳,并为研究生命起源提供了新启示。

  中国科学院海洋研究所研究员张鑫介绍,在“科学”号科考船2016年深海热液航次中,科研人员利用我国自主研发的深海原位拉曼光谱探针,在1400米深海热液区发现了喷发含有超临界二氧化碳流体的热液喷口。

  “在31摄氏度、7.3兆帕的温压条件下,二氧化碳才会以超临界态的形式存在。超临界二氧化碳既有气态性质,又有液态性质,能快速溶解有机物。日常生活中的干洗就是用超临界二氧化碳,石油工业中也大量使用超临界二氧化碳作为溶剂,虽然被广泛应用,但此前还从未在自然界中发现超临界二氧化碳。”张鑫说。

  利用深海原位拉曼光谱分析,科研人员发现,含有超临界二氧化碳的热液流体中有大量氮气,远高于周围海水和热液中的氮气浓度,这说明超临界二氧化碳对氮气有富集作用。此外,这些热液流体中含有一些未知有机化学物质。

  科学家分析认为,深海热液区的超临界二氧化碳、氮气与周围矿物质结合,催化产生有机物,从而实现从无机到有机的转化过程,而有机物是生命基础,这为研究地球生命起源提供了新启示

  中国科学院海洋研究所研究员孙卫东说,热液所特有的化能生物群落具有不依赖阳光和嗜热特性,深海热液系统被认为可能与地球上初始生命产生的环境类似。生命的基本组成物质是氨基酸,但热液流体中缺少氨基酸的关键元素——氮,这是早期生命起源于热液假说最致命问题。此次在深海热液区发现超临界二氧化碳流体大量富集氮气,为地球早期从无机到有机的过程提供了绝佳反应介质。

  科研团队基于这项科研成果,提出了新的地球生命起源假说:地球早期,存在于海洋与大气交界面的超临界二氧化碳层,富集大量氮气,并与海水和露出海表面的岩石矿物结合,催化产生有机物,成为地球上早期生命源头。

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