科學家對高碳酸鹽湖的分析或能解釋生命起源的「磷酸鹽問題」

2020-12-01 騰訊網

幾十年來，科學家在試圖了解地球生命起源時一直在思考所謂的「磷酸鹽問題」。這個問題圍繞著這樣一個事實，即磷是生命中六種主要化學成分之一，但其稀缺性提出了一個問題，即早期地球是如何提供了這一基本元素的。現在一項新的研究提供了可能的解釋。

華盛頓大學研究人員進行的這項研究分析了富含碳酸鹽的湖泊，這些湖泊是在乾燥的環境中形成的，當水從周圍的景觀排入窪地時形成。由於這些淺湖的高蒸發率，這些水變成了高度鹹和鹼性的溶液，因此被稱為「鹼湖」或「蘇打湖」。

研究人員檢查了在所有七大洲都發現的現有富含碳酸鹽的湖泊中的磷含量。儘管磷的濃度受採樣時間和地點的影響，但研究小組發現，在此類湖泊中發現的磷含量可能是海水、河流和其他類型湖泊中發現的磷含量的50000倍。這使研究人員相信，有一個常見的自然機制負責這些湖泊中磷的積累。

團隊著眼於湖泊中碳酸鹽含量的解釋。在大多數湖泊中，比磷豐富得多的鈣與之結合，形成固體磷酸鈣物質，使生命無法獲取。但是，在富含碳酸鹽的湖泊中，碳酸鹽優先與鈣結合，而留下的磷酸鹽卻沒有「舞伴」。研究人員進行了實驗室測試，結合了不同濃度的成分，發現鈣的確與碳酸鹽結合，而水中的磷酸鹽可自由獲取。

研究人員表示，在與湖主體分開的水池中，或者在湖水蒸發的乾旱季節，磷酸鹽含量可能會大幅上升，最高可達海水中含量的百萬倍。研究合著者、華盛頓大學地球與空間科學教授David Catling表示：「這些湖泊和池塘中極高的磷酸鹽含量會推動反應，使磷進入RNA、蛋白質和脂肪的分子結構單元，所有這些都是生命的必需品。」

在理論上增加的額外事實是，當地球生命的基本組成部分發展時，早期地球具有富含二氧化碳的大氣層。這將為創建富含磷和碳酸鹽的湖泊提供了極好的條件。另外，來自大氣的二氧化碳溶解在水中會產生酸性條件，促使磷從巖石中釋放出來。

華盛頓大學地球與太空科學研究副教授Jonathan Toner表示：「早期地球是一個火山活躍的地方，因此，您將有很多新鮮的火山巖與二氧化碳發生反應，並向湖泊供應碳酸鹽和磷。早期地球可能擁有許多富含碳酸鹽的湖泊，這些湖泊中的磷濃度足夠高，可以開始形成生命。」

該研究發表在《PNAS》雜誌上。

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