陆地热泉环境催化生成甲醇，为生命起源提供新证据

陆地热泉环境催化生成甲醇，为生命起源提供新证据

近日，中国科学院南京地质古生物研究所发布一项重大科研突破：由该所副研究员南景博领导的国际研究团队通过模拟实验发现，在地球最早期陆地热泉环境中，铁硫化物可通过光热催化作用还原二氧化碳，产生甲醇，为地球生命起源的关键代谢途径提供物质基础。这一发现为进一步理解地球早期生命起源提供了新方向，并发表在国际学术期刊《自然·通讯》上。

生命的起源是生物学、化学和天文学等多学科共同探索的复杂课题。目前科学界尚未达成统一结论，但提出了多种假说来解释这一奥秘。其中，深海热液和陆地热泉是普遍认为可能孕育生命的两种环境。此前研究中，多数科学家认为早期生命产生于海底的碱性热液喷口，对陆地上的热泉式蒸汽环境的研究相对较少。

此次研究团队在实验室中进行了一系列环境模拟，产生与早期陆地热泉相似的环境，包括80至120摄氏度高温、强紫外光照射，富含二氧化碳、氢气、铁硫化物的热泉喷口环境。结果显示，铁硫化物能起到催化作用，促进二氧化碳转变为甲醇。甲醇可能通过之后进一步的催化转化为最古老代谢途径所需的甲基，从而为生命起源奠定基础。

陆地热泉环境具有独特的优势，使其成为生命起源的理想场所：

1. 光照条件：与深海环境不同，陆地热泉能够接触到阳光，为光催化反应提供动力来源。光能的参与可能促进了化学反应的进行，为生命起源提供了额外的能量来源。

2. 丰富的矿物质：陆地热泉富含铁、硫、二氧化硅等矿物质，这些成分与间歇性的干湿循环相结合，可能为有机分子的合成和聚合创造了理想条件。铁硫化物作为一种在地球早期热液系统中富含的化合物，可能在前生命化学反应中扮演了关键角色。

3. 适宜的温度和压力：研究团队发现，掺锰的铁硫化物在120℃的反应条件下表现出显著的催化效果。这种温度条件在陆地热泉中较为常见，而深海环境则通常处于高压状态，不利于某些化学反应的进行。

深海热液生命起源假说认为，海底的碱性热液喷口为地球前生命碳固定提供了良好条件。然而，深海环境缺乏光照，且温度和压力条件较为极端，这可能限制了某些化学反应的进行。

相比之下，陆地热泉环境不仅能够接触到阳光，还富含各种矿物质，且温度适中。这些条件为有机分子的合成和聚合创造了理想环境，为生命的起源提供了重要的化学基础。

这一发现不仅为理解地球早期生命起源提供了新线索，也为寻找地外生命提供了新的参考依据。在太阳系中，火星和木卫二等天体都存在类似地球早期陆地热泉的环境。未来，对这些天体的探测任务可以重点关注这些区域，寻找可能存在的生命迹象。

南景博表示：“陆地热泉环境下的铁硫化物在前生命化学反应中可能扮演了关键角色，这对理解早期地球的碳循环及生命起源具有重要意义。这一发现为探索生命起源提供了新方向，并可能为未来寻找地外生命提供新的依据。”

这一突破性研究展示了中国科学家在生命起源这一前沿领域的研究实力。随着研究的深入，我们有望揭开更多关于生命起源的神秘面纱，为人类探索宇宙生命提供新的启示。