地球上的生命可能在火山闪电的混沌中诞生

混乱的闪电据推测,噼啪作响的天空在释放磷等元素方面发挥了关键作用,使其更容易接触到蓬勃发展的生活在古老的地球上。

现在,科学家们已经发现了地质证据表明,与火山事件相关的闪电放电也可能在固氮中发挥作用,使其也可用于生物过程。

由于地球被认为在其年轻时曾经受到火山的波动,这一发现表明,猖獗的火山活动可能对我们所知道的生命的出现至关重要。

“这是第一次在非常大的爆炸性喷发的火山沉积物中发现了大量的硝酸盐,”编写团队由索邦大学的地球科学家Adeline Aroskay领导。

“这些发现为地下爆炸性喷发在高能量需求过程中发挥的独特作用提供了地质支持,这对于在地球上出现期间为生命提供基石至关重要。

不知何故,当地球还很狂野和年轻的时候,我们星球上的过程将各种成分的混合物转化为启动生命所需的物质。生命需要的东西之一是氮,必需营养素用于构建蛋白质、氨基酸和核酸等物质。

地球上有大量的氮;一些78%的气氛是由这些东西组成的。但生物学无法以大气中的分子氮或氮的形式获得它2;氮原子需要分裂并固定在其他原子上,以形成更具反应性的化合物,例如硝酸盐或氨。

现在生命已经存在,生物过程,例如生活在植物根部的微生物中的生物过程可以加速这一过程。人类的工业技术还可以通过储罐负载泵入氮气并泵出氨等化合物。

但在生命出现之前,需要一个非生物过程来启动固氮。这就是电——闪电——发挥作用的地方。放电可以固氮,成立于 1784 年.

而且,由于闪电在火山喷发期间无处不在,由巨大的滚滚灰烬云,科学家们认为,在生命蠕动进入世界之前,火山闪电可能在触发氮循环方面发挥了作用。

实验研究表明,这是可能的,但这一过程导致的固定氮的地质证据在地面上一直很薄弱。

Aroskay和她的团队已经发现了这种证据,以嵌入古代火山沉积物中的硝酸盐的形式存在。他们从1.6至2000万年前在土耳其和秘鲁发生的爆炸性喷发中收集了一些火山沉积物的样本,并专门寻找硝酸盐,硝酸盐是氮氧化的最终产物。

他们在他们采样的所有沉积物中都发现了大量硝酸盐,其特征表明其中大部分是在火山喷发期间形成的。研究人员说,这是非常了不起的。

他们还从爆炸性较小的喷发中取样了较年轻的火山沉积物,大约在75,000至55,000年之间;在那里,他们也发现了硝酸盐。

沉积物的年龄与硝酸盐的浓度之间没有相关性,这意味着,研究人员认为,化合物的沉积不是在很长一段时间内发生的渐进过程的结果。硝酸盐被一举倾倒到火山岩中。

沉积物中硫和氯的浓度也与火山成因一致。综上所述,这表明火山闪电可以固定足够多的氮,从而在生命的出现中发挥作用。

它可以为我们提供一种工具来解释世界各地的其他硝酸盐沉积物。例如,在阿塔卡马沙漠中,硝酸盐的存在归因于大气沉降,因为人们认为火山沉降不可能达到氧同位素的比例。该团队的发现表明,这些键在大型爆炸事件中是可能的。

“在火山沉积物中发现硝酸盐使它们成为火山闪电固氮的第一个现场证据和地质档案,这可能具有重要意义,”研究人员写道.

“我们估计,平均而言,在大型爆炸事件中,大约60太克的氮气可以固定。我们的研究结果暗示了地下爆炸性喷发在为地球上生命的出现提供基本成分方面可能发挥的独特作用。

该研究已发表在美国国家科学院院刊.

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