陆地上火山口周围温泉中的硫化铁可能以生命诞生所需的最早形式提供碳。掺杂硫化铁在这些环境中作为催化剂的有效性的证明表明,在生命第一个家园的竞争中存在第三个竞争者,除了达尔文池塘和海底热液喷口。
我们可能永远无法完美地重建生命的第一个火花,但对一些必要的成分存在强烈的怀疑,这激发了人们寻找它们在早期地球上可能存在的地方的研究。甲醇(CH3哦)目前它杀死了老挝的背包客,但它既能带来生命,也能带来死亡,并且被认为是第一个生命形式氨基酸中碳的可能来源。
如今,酶可以将二氧化碳转化为多种生命可用的分子。然而,这些酶是由活细胞产生的,因此需要一种非生物替代品来解释碳最初是如何获得的。硫化铁可以催化将二氧化碳转化为甲醇和其他简单分子的反应。这些可能会进一步转化为生命的组成部分。
工作有以前做过证实硫化铁 (FeS) 在我们认为深海热液喷口周围存在的条件下可以发挥必要的作用。
然而,陆地上的温泉也有支持者作为生命的摇篮,这与火星的证据更加相关。中国科学院南静波博士领导的研究小组决定探索硫化铁在这些条件下的表现如何。
热水作用于某些岩石被认为提供了氢的来源,无论是在空气中还是溶解在水中,但其本身在将二氧化碳转化为甲醇方面效率非常低。
研究小组试图复制生命出现之前温泉的关键方面,并看看硫化铁是否可以代替催化酶。他们用纯 FeS 进行了实验,但也尝试了与少量锰、镍、钛和钴混合的硫化铁纳米粉末,每种元素都应该存在于一些泉水中。
在 80–120°C (176-248°F) 的温度下,硫化铁会催化氢分子还原二氧化碳的反应,而二氧化碳在生命开始之前就很丰富。不需要高压。
在硫化铁中掺杂锰可使甲醇产量增加五倍,但其他金属杂质使情况变得更糟。
有趣的是,在 100°C (212°F) 以下时,水蒸气会减慢生成速度,但在该温度以上则会加速生成速度,作者认为这可能是因为当温度足够高时,水蒸气会为二氧化碳转化过程提供质子。在低于标准的条件下,暴露在紫外线下完全停止了甲醇的生产,但在情况普遍较为有利的情况下却允许甲醇生产。紫外线被认为对随后发生的一些反应至关重要,这使其成为深海浅水条件的一个论据。然而,如果它停止甲醇生产,就很难解释为什么它只能在需要时出现。
水蒸气和紫外线有时会成为一个问题,但并非总是如此,这表明地球上的大多数早期温泉可能不适合生命的诞生。然而,情况只需要一次,而且这项研究表明,优秀的组合可能并不罕见。
该反应似乎涉及二氧化碳被还原为一氧化碳,然后一氧化碳与氢气反应生成甲醇,第二步在锰存在下需要较少的能量。
也许达尔文的“”实际上是一种热气腾腾的。
该研究是开放获取的自然通讯。