地球上的生命可能在火山閃電的混沌中誕生
混亂的閃電據(jù)推測,噼啪作響的天空在釋放磷等元素方面發(fā)揮了關(guān)鍵作用,使其更容易接觸到蓬勃發(fā)展的生活在古老的地球上。
現(xiàn)在,科學(xué)家們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了地質(zhì)證據(jù)表明,與火山事件相關(guān)的閃電放電也可能在固氮中發(fā)揮作用,使其也可用于生物過程。
由于地球被認(rèn)為在其年輕時(shí)曾經(jīng)受到火山的波動(dòng),這一發(fā)現(xiàn)表明,猖獗的火山活動(dòng)可能對我們所知道的生命的出現(xiàn)至關(guān)重要。
“這是第一次在非常大的爆炸性噴發(fā)的火山沉積物中發(fā)現(xiàn)了大量的硝酸鹽,”編寫團(tuán)隊(duì)由索邦大學(xué)的地球科學(xué)家Adeline Aroskay領(lǐng)導(dǎo)。
“這些發(fā)現(xiàn)為地下爆炸性噴發(fā)在高能量需求過程中發(fā)揮的獨(dú)特作用提供了地質(zhì)支持,這對于在地球上出現(xiàn)期間為生命提供基石至關(guān)重要。
不知何故,當(dāng)?shù)厍蜻€很狂野和年輕的時(shí)候,我們星球上的過程將各種成分的混合物轉(zhuǎn)化為啟動(dòng)生命所需的物質(zhì)。生命需要的東西之一是氮,必需營養(yǎng)素用于構(gòu)建蛋白質(zhì)、氨基酸和核酸等物質(zhì)。
地球上有大量的氮;一些78%的氣氛是由這些東西組成的。但生物學(xué)無法以大氣中的分子氮或氮的形式獲得它2;氮原子需要分裂并固定在其他原子上,以形成更具反應(yīng)性的化合物,例如硝酸鹽或氨。
現(xiàn)在生命已經(jīng)存在,生物過程,例如生活在植物根部的微生物中的生物過程可以加速這一過程。人類的工業(yè)技術(shù)還可以通過儲罐負(fù)載泵入氮?dú)獠⒈贸霭钡然衔铩?/p>
但在生命出現(xiàn)之前,需要一個(gè)非生物過程來啟動(dòng)固氮。這就是電——閃電——發(fā)揮作用的地方。放電可以固氮,成立于 1784 年.
而且,由于閃電在火山噴發(fā)期間無處不在,由巨大的滾滾灰燼云,科學(xué)家們認(rèn)為,在生命蠕動(dòng)進(jìn)入世界之前,火山閃電可能在觸發(fā)氮循環(huán)方面發(fā)揮了作用。
實(shí)驗(yàn)研究表明,這是可能的,但這一過程導(dǎo)致的固定氮的地質(zhì)證據(jù)在地面上一直很薄弱。
Aroskay和她的團(tuán)隊(duì)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了這種證據(jù),以嵌入古代火山沉積物中的硝酸鹽的形式存在。他們從1.6至2000萬年前在土耳其和秘魯發(fā)生的爆炸性噴發(fā)中收集了一些火山沉積物的樣本,并專門尋找硝酸鹽,硝酸鹽是氮氧化的最終產(chǎn)物。
他們在他們采樣的所有沉積物中都發(fā)現(xiàn)了大量硝酸鹽,其特征表明其中大部分是在火山噴發(fā)期間形成的。研究人員說,這是非常了不起的。
他們還從爆炸性較小的噴發(fā)中取樣了較年輕的火山沉積物,大約在75,000至55,000年之間;在那里,他們也發(fā)現(xiàn)了硝酸鹽。
沉積物的年齡與硝酸鹽的濃度之間沒有相關(guān)性,這意味著,研究人員認(rèn)為,化合物的沉積不是在很長一段時(shí)間內(nèi)發(fā)生的漸進(jìn)過程的結(jié)果。硝酸鹽被一舉傾倒到火山巖中。
沉積物中硫和氯的濃度也與火山成因一致。綜上所述,這表明火山閃電可以固定足夠多的氮,從而在生命的出現(xiàn)中發(fā)揮作用。
它可以為我們提供一種工具來解釋世界各地的其他硝酸鹽沉積物。例如,在阿塔卡馬沙漠中,硝酸鹽的存在歸因于大氣沉降,因?yàn)槿藗冋J(rèn)為火山沉降不可能達(dá)到氧同位素的比例。該團(tuán)隊(duì)的發(fā)現(xiàn)表明,這些鍵在大型爆炸事件中是可能的。
“在火山沉積物中發(fā)現(xiàn)硝酸鹽使它們成為火山閃電固氮的第一個(gè)現(xiàn)場證據(jù)和地質(zhì)檔案,這可能具有重要意義,”研究人員寫道.
“我們估計(jì),平均而言,在大型爆炸事件中,大約60太克的氮?dú)饪梢怨潭āN覀兊难芯拷Y(jié)果暗示了地下爆炸性噴發(fā)在為地球上生命的出現(xiàn)提供基本成分方面可能發(fā)揮的獨(dú)特作用。
該研究已發(fā)表在美國國家科學(xué)院院刊.
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