中国科学家首次在自然界发现超临界二氧化碳

新华社青岛5月11日电(记者张旭东)《科学通报》近日公布了中国科学院海洋研究所、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介绍,2016年科研船深海热液航行期间,研究人员利用中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含有超临界二氧化碳流体的热液喷口。

在31℃和7.3 MPa的温度和压力下,二氧化碳将以超临界状态存在。超临界二氧化碳兼具气态和液态性质,能快速溶解有机物。超临界二氧化碳在日常生活中用于干洗。超临界二氧化碳在石油工业中也被广泛用作溶剂。超临界二氧化碳虽然应用广泛,但在自然界中从未发现过。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流体中含有大量的氮,远高于周围海水和热液流体中的氮浓度,说明超临界二氧化碳可以富集氮。此外,这些热液含有一些未知的有机化学物质。

【/h/】据科学家分析,深海热液区的超临界二氧化碳和氮气与周围的矿物结合,催化有机物的产生,从而实现了从无机到有机的转化过程,而有机物是生命的基础,这为研究地球上的生命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,热液特有的趋化性群落是独立于阳光和嗜热的,深海热液系统被认为类似于地球上最初生命产生的环境。生命的基本成分是氨基酸,但热液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的问题。这次发现超临界二氧化碳流体富含氮气,为地球从无机到有机的早期过程提供了极好的反应介质。

【/h/】基于这一科研成果,科研团队提出了地球生命起源的新假说:地球早期,海洋与大气的界面存在超临界二氧化碳层,富集了大量的氮,并与海水和暴露在海面的岩石矿物结合,催化了有机物的产生,成为地球早期生命的来源。