陸地上火山口周圍溫泉中的硫化鐵可能以生命誕生所需的最早形式提供碳。摻雜硫化鐵在這些環境中作為催化劑的有效性的證明表明,在生命第一個家園的競爭中存在第三個競爭者,除了達爾文池塘和海底熱液噴口。
我們可能永遠無法完美地重建生命的第一個火花,但對一些必要的成分有強烈的懷疑,這激發了人們尋找它們在早期地球上可能存在的地方的研究。甲醇(CH3哦)目前它殺死了寮國的背包客,但它既能帶來生命,也能帶來死亡,並被認為是第一個生命形式氨基酸中碳的可能來源。
如今,酵素可以將二氧化碳轉化為多種生命可用的分子。然而,這些酵素是由活細胞產生的,因此需要一種非生物替代品來解釋碳最初是如何獲得的。硫化鐵可以催化將二氧化碳轉化為甲醇和其他簡單分子的反應。這些可能會進一步轉化為生命的組成部分。
工作有以前做過證實硫化鐵 (FeS) 在我們認為深海熱液噴口周圍存在的條件下可以發揮必要的作用。
然而,陸地上的溫泉也有支持者作為生命的搖籃,這與火星的證據更相關。由中國科學院南靜波博士領導的研究小組決定探索硫化鐵在這些條件下的表現如何。
熱水作用於某些岩石被認為提供了氫的來源,無論是在空氣中還是溶解在水中,但本身在將二氧化碳轉化為甲醇方面效率非常低。
研究小組試圖複製生命出現之前溫泉的關鍵方面,並看看硫化鐵是否可以取代催化酶。他們用純 FeS 進行了實驗,但也嘗試了與少量錳、鎳、鈦和鈷混合的硫化鐵奈米粉末,每個元素都應該存在於一些泉水中。
在 80–120°C (176-248°F) 的溫度下,硫化鐵會催化氫分子還原二氧化碳的反應,而二氧化碳在生命開始之前就很豐富。不需要高壓。
在硫化鐵中摻雜錳可使甲醇產量增加五倍,但其他金屬雜質使情況變得更糟。
有趣的是,在100°C (212°F) 以下時,水蒸氣會減慢生成速度,但在該溫度以上則會加速生成速度,作者認為這可能是因為當溫度足夠高時,水蒸氣會為二氧化碳轉化過程提供質子。在低於標準的條件下,暴露在紫外線下完全停止了甲醇的生產,但在情況普遍較為有利的情況下卻允許甲醇生產。紫外線被認為對隨後發生的一些反應至關重要,這使其成為深海淺水條件的一個論點。然而,如果它停止甲醇生產,就很難解釋為什麼它只能在需要時出現。
水蒸氣和紫外線有時會成為一個問題,但並非總是如此,這表明地球上的大多數早期溫泉可能不適合生命的誕生。然而,環境只需要一次,而且這項研究表明,優秀的組合可能並不罕見。
此反應似乎涉及二氧化碳被還原為一氧化碳,然後一氧化碳與氫氣反應生成甲醇,第二步在錳存在下需要較少的能量。
也許達爾文的“「其實是一種熱氣騰騰的。
該研究是開放取用的自然通訊。