北大教授最新發現
巖石土壤表面也有光合作用
本報訊(記者李祺瑤)植物、藻類和光養微生物通過光合作用吸收二氧化碳，將太陽能轉化為生物化學能，並釋放我們賴以生存的氧氣，為自然界眾多生物直接或間接提供了能量。然而，令人意想不到的是，直接暴露在太陽光下的巖石或土壤表面，也存在著可以轉化利用太陽能的無機礦物。近日，北京大學地球與空間科學學院魯安懷等通過與美國學者合作，率先揭示了自然界無機礦物轉化太陽能系統，即存在「礦物光合作用」。該研究成果日前在線發表於《美國科學院院刊》。
魯安懷團隊通過對中國北方戈壁、沙漠以及南方喀斯特和紅壤等典型地貌中巖石/土壤樣品的深入系統觀測分析，發現直接暴露在太陽光下的巖石/土壤顆粒體表面普遍被一層薄薄的、厚度僅為數十納米到上百微米不等的「礦物膜」所覆蓋。不同於巖石和土壤原本的成分與結構，這些「礦物膜」富含水鈉錳礦、針鐵礦、赤鐵礦等天然半導體礦物，同時「礦物膜」的產生與發育也和日照條件關係密切。從結構上看，「礦物膜」由富含鐵錳(氫氧)氧化物構成了片層狀的空間結構，與葉綠體的類囊體片狀垛疊結構有異曲同工之妙。
那麼，巖石或土壤表面礦物是否也可以進行「光合作用」呢？實際上，「礦物膜」的能量轉化機制與植物的光合作用有著類似的功能與能量轉化機制。經研究發現，這些「礦物膜」具有明顯的可見光光電響應和穩定、靈敏的光電轉換能力，證實了地球陸地上的無機礦物也是太陽光能量吸收與轉化的一類重要物質，即太陽光不僅作用於地表生物發生經典光合作用，也一直作用於地表礦物發生非經典「礦物光合作用」。
在陽光普照的大地上，到處都存在這種具有日光光電轉化半導體效應的「礦物膜」。基於以上發現，團隊提出，在陽光照射下地表鐵錳氧化物「礦物膜」是地球上分布最廣的太陽能薄膜「新圈層」，其承載著吸收轉化太陽能並驅動地球化學元素循環、地球物質演化與地球環境演變等重要功能。
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來源：北京晚報