海底热泉的生命起源

海底热泉的生命起源

对于生命是最先诞生于地球表面，还是起源于海洋底部的热泉，科学界仍在争论。24日出版的英国《自然》杂志刊载的美国科学家的一项新成果，为海底热泉生命起源说提供了新证据。
早在本世纪20年代，科学家就提出在出现生命前的原始海洋里存在有机分子构成的原始汤。经过多年探索，科学家们认识到氨基酸是构成有机体的最主要成分，而氮又是构成氨的基本成分，因此氮怎样转变成氨就成为生命起源过程中必要的一步。
美国华盛顿卡内基研究所地球物理实验室黑普及其同事在《自然》杂志上介绍说，他们进行的实验发现，在高温和高压下利用金属矿物质作为催化剂，氮分子可以与氢发生还原反应生成由一个氮原子和三个氢原子组成的具有活性的氨分子。黑普等在研究中发现，如果以金属矿物质作为催化剂，氮分子还原生成氨分子的条件为温度300至800℃，压力为0.1至0.4千兆帕斯卡，而这些条件正是早期地壳和海底热泉系统的典型特征。
研究人员指出，作为生命起源的前奏，氮分子向氨分子的转换过程很可能发生在大量溶解了矿物质的海底热泉周围。而一个富含氨分子的环境比一个氮分子占主导的环境，能更有效地满足早期生命起源对氮元素的需求。另外黑普等在研究中还发现，在800℃以上的环境下，氮元素只有以分子形式存在才能保持稳定，从而排除了早期地球大气中大量产生氨分子的可能。因为在地球形成的早期，由于小行星的撞击，地球表面温度要超出800℃。
研究人员推测说，海底热泉在地球早期如果能够产生足够的氨分子，通过海洋与大气的水和气体交换，氮分子占主导的早期地球大气中氨分子会逐渐增多。由于氨属于温室气体，能够对地球表面起到保暖作用，这同时也解释了为什么在当时太阳能量不足的情况下，地球上的海洋仍能保持液态。