干洗店用的一种东西，居然跟生命起源有关系？（下）

生命可能起源于热液？

早期生命起源与初始有机质的形成一直是科学界关注的重要命题。生物学研究表明超嗜热菌很可能是地球上生命的共同祖先，因此热液系统一直被认为与生命起源密切相关。但是，之前的研究中，科学家发现热液流体中缺少合成氨基酸的关键元素-氮，这是早期生命起源于热液假说最致命的问题。

而此次在冲绳海槽南部热液区发现的超临界二氧化碳流体不仅解决了氮的来源问题，而且为早期地球从无机到有机的过程提供了绝佳的反应介质。超临界二氧化碳流体兼具了气体与液态物质的特性，拥有较大的扩散速率和较强的溶解能力，这可以极大的提高反应的速率，因此被广泛用做有机合成反应的介质。已有的研究表明天然矿物比如孔雀石、金缕石、红柱石等在超临界二氧化碳的参与下可以转变为高效的催化剂用于工业甲醇的合成以及低温煤气的转化[1,2,3]。近期也有实验表明在超临界二氧化碳和矿物的参与下，从H₂O-CO₂-N₂体系中可以合成四种氨基酸，包括丙氨酸、甘氨酸、天冬氨酸和精氨酸。

基于在热液区发现的超临界二氧化碳流体以及其中含有的大量氮气和有机质的现象，研究人员提出了一个新的早期地球生命起源模型（图4）：

图4：早期地球初始有机质形成模型（图片来源：作者提供）

月球形成后的几百万年间，地球的原始大气逐步形成。此时的原始大气中含有大量的水蒸气、二氧化碳、氮气以及少量的一氧化碳、氢气等还原性气体。原始海洋形成后，原始大气的成分变成了以二氧化碳和氮气为主。当温压条件大于31°C和7.3 MPa时，二氧化碳将以超临界流体相态存在，因此在此时的地球表面以上存在超临界态的二氧化碳层。在水圈与大气圈的交界面上，氮气和矿物微粒可以被稠密的超临界二氧化碳流体所吸附。超临界二氧化碳、水、氮气在矿物颗粒的催化下，形成了初始的有机物氨基酸等物质。

超临界二氧化碳 还有多少谜团等待解开

本次在深海热液区的神奇发现进一步扩展了人们对热液系统的认识，同时也为地球早期生命起源的研究提供了新的启示，但仍有很多疑问等待解答，比如新的早期地球生命起源模型中的氨基酸形成的具体机制是什么？超临界态二氧化碳在地球早期初始有机质形成过程中发挥的具体作用是什么？今后科学家将通过实验室模拟的手段一一解答这些科学问题。