干洗店用的一种东西，居然跟生命起源有关？

「本文起源：科普中国」作者：李连福，孙卫东，张鑫（中国迷信院陆地研讨所）文┞仿起源于迷信年夜院大众号（ID：kexuedayuan）——说到性命来源你会想到什么？女娲造人的神话照样“原始汤”实际？仿佛都有点奥秘而悠远……其实，在咖啡店、干洗店等中央，有一种器械，就跟性命来源有关系

（图片起源：veer图库）它，就是超临界二氧化碳

超临界二氧化碳：能溶世界难溶之物超临界态是物资在高于临界温度和临界压力下的一种特别形态，超临界形态下的流体既不是气体，也不是液体，但它却同时兼备气体和液体的理化性质

当二氧化碳所处的温压前提到达或超越31℃和7.3 MPa时，就将以超临界二氧化碳流体方式存在

超临界二氧化碳具有较强的消融才能和诸多反响特征，已被普遍使用在化工反响和别离提纯范畴中

超临界二氧化碳可以定向萃取分歧的分子，例如：去除咖啡豆中的咖啡因；自苦味花中萃掏出可放在啤酒内的啤酒喷鼻气成分；取得纯度较高的植物油脂、维生素E等物资

因为传统干洗剂具有必然毒性，超临界二氧化碳也被使用到纺织衣物和半导体等产物的干洗行业中

你认为超临界二氧化碳只能在干洗店和化学试验室有效？naive，它能够是性命来源的主要一环！日前，中国迷信院陆地研讨所陆地地质与情况重点试验室以及深海中间的研讨人员在深海热液区初次不雅测到超临界二氧化碳流体的喷发

此次不雅测到的超临界二氧化碳中含有少量氮气和无机组分，这为性命来源以及初始无机质的构成供给了新的启发

该效果近日以封面文┞仿的方式在综合类威望期刊《迷信传递》英文版（Science Bulletin）上正式颁发（图1）

图1：《迷信传递》第65卷11期封面（图片起源：作者供给）深海里的超临界二氧化碳，消融了什么？在2016年“迷信”号的热液航次中，中国迷信院陆地研讨所的研讨人员应用我国自立研发的深海激光拉曼光谱原位探测零碎（RiP）在深海热液区（1400 m）发明了具有超临界二氧化碳流体喷发的热液喷口（图2）

同时应用热液温度探针对该区域的热液喷口和超临界二氧化碳喷口停止了探测

测量后果表白超临界二氧化碳喷口温度约为95°C，曾经超越了二氧化碳的临界前提（31°C，7.3MPa）

图2：超临界二氧化碳流体喷发地位及原位拉曼光谱探测（图片起源：作者供给）为了进一步肯定深海热液区喷出的二氧化碳流体的相态，研讨人员应用试验室的深海极端情况模仿零碎对分歧温压前提下的二氧化碳停止了测量（图3），发明在深海热液区原位获取的二氧化碳拉曼谱峰在频移、半峰宽等光谱参数上与试验室内测量的超临界二氧化碳是完整分歧的，进一步确认了深海热液区喷发二氧化碳的超临界相态

图3 深海原位采集的二氧化碳流体与试验室内分歧相态二氧化碳流体的拉曼光谱特点比照

个中白色的光谱线为在深海热液区采集到的超临界二氧化碳流体的拉曼光谱；粉色的光谱线为在试验室相反温压前提下采集的超临界二氧化碳的拉曼光谱；而绿色和蓝色的光谱线则是在试验室采集的液态和消融态二氧化碳的拉曼光谱（图片起源：作者供给）在深海热液区原位获取的超临界二氧化碳流体的拉曼光谱中不只含有甲烷、硫化氢、硫酸根等组分的拉曼特点峰，还含有少量的氮气以及多个未知组分的拉曼峰，这很能够为晚期地球性命来源供给了新的线索

单从拉曼光谱信息上很难肯定未知峰对应的化学物资，然则拉曼特点峰的峰位可以反应化学键的信息

对拉曼特点峰的剖析表白，这些未知峰年夜多与C-H、C-C、C-N、N-H有关（图4），这证实冲绳海槽南部热液区喷发的超临界二氧化碳流体中很能够含有少量无机物资

思索到超临界二氧化碳在甲酸、氨基酸等无机分解中的主要感化，这些未知的无机物很有能够与氨基酸分解相干

性命能够来源于热液？晚期性命来源与初始无机质的构成不断是迷信界存眷的主要命题

生物学研讨表白超嗜热菌很能够是地球上性命的配合祖先，因而热液零碎不断被以为与性命来源亲密相干

然则，之前的研讨中，迷信家发明热液流体中短少分解氨基酸的症结元素-氮，这是晚期性命来源于热液假说最致命的成绩

而此次在冲绳海槽南部热液区发明的超临界二氧化碳流体不只处理了氮的起源成绩，并且为晚期地球从无机到无机的进程供给了绝佳的反响介质

超临界二氧化碳流体兼具了气体与液态物资的特征，拥有较年夜的分散速度和较强的消融才能，这可以极年夜的进步反响的速度，因而被普遍用做无机分解反响的介质

已有的研讨表白自然矿物比方孔雀石、金缕石、红柱石等在超临界二氧化碳的介入下可以改变为高效的催化剂用于工业甲醇的分解以及高温煤气的转化[1,2,3]

近期也有试验表白在超临界二氧化碳和矿物的介入下，从H2O-CO2-N2系统中可以分解四种氨基酸，包孕丙氨酸、甘氨酸、天冬氨酸和精氨酸

基于在热液区发明的超临界二氧化碳流体以及个中含有的少量氮气和无机质的景象，研讨人员提出了一个新的晚期地球性命来源模子（图4）：图4：晚期地球初始无机质构成模子（图片起源：作者供给）月球构成后的几百万年间，地球的原始年夜气逐渐构成

此时的原始年夜气中含有少量的水蒸气、二氧化碳、氮气以及大批的一氧化碳、氢气等复原性气体

原始陆地构成后，原始年夜气的成分酿成了以二氧化碳和氮气为主

当温压前提年夜于31°C和7.3 MPa时，二氧化碳将以超临界流体相态存在，因而在此时的地球外表以上存在超临界态的二氧化碳层

在水圈与年夜气圈的接壤面上，氮气和矿物微粒可以被稀疏的超临界二氧化碳流体所吸附

超临界二氧化碳、水、氮气在矿物颗粒的催化下，构成了初始的无机物氨基酸等物资

超临界二氧化碳 还有若干谜团等候解开本次在深海热液区的神奇发明进一步扩大了人们对热液零碎的看法，同时也为地球晚期性命来源的研讨供给了新的启发，但仍有许多疑问等候解答，比方新的晚期地球性命来源模子中的氨基酸构成的详细机制是什么？超临界态二氧化碳在地球晚期初始无机质构成进程中发扬的详细感化是什么？往后迷信家将经过试验室模仿的手腕逐个解答这些迷信成绩

文┞仿信息：Zhang, X., Li, L. F., Du, Z. F., Hao, X. L., Cao, L., Luan, Z. D., ... & Sun, W. D. (2020). Disvery of supercritical carbon dioxide in a hydrothermal system. Science Bulletin.参考文献：[1]Hu, B., & Suib, S. L. (2014). Synthesis of useful pounds from CO2. Green Carbon Dioxide: Advances in CO2 Utilization , 51-97.[2]Kondrat, S. A., Smith, P. J., Cer, J. H., Hayward, J. S., Pudge, G. J., Shaw, G., ... & Hutchings, G. J. (2017). The effect of sodium species on methanol synthesis and water–gas shift Cu/ZnO catalysts: utilising high purity zincian geeite. Faraday Discussions , 197 , 287-307.[3]Kondrat, S. A., Smith, P. J., Lu, L., Bley, J. K., Taylor, S. H., Spencer, M. S., ... & Hutchings, G. J. (2018). Preparation of a highly active ternary Cu-Zn-Al oxide methanol synthesis catalyst by supercritical CO2 anti-solvent precipitation. Catalysis Today , 317 , 12-20.起源: 迷信年夜院