@ 2014.10.05 , 10:37

地球最初的氧气可能并非来自植物

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地球大气层中生物赖以生存的氧气不是一开始就有的,它曾经充满着让人窒息的二氧化碳和其它气体,与火星和金星的大气更相似。

通常认为,正是植物的崛起,通过光合作用把二氧化碳转化成了氧气,这一过程被称为“Great Oxygenation Event(大氧化事件)”。不过,新的研究表明,还有另一种将二氧化碳转化为氧气的方法——通过紫外线。

研究者说,这一发现可以解释地球大气的演化过程,并为太空中制氧提供新的思路。

尽管科学家们认为植物为地球提供了大部分的氧气,他们仍然怀疑,在光合作用的机制产生之前,地球上就已经存在氧气了,来自加州大学戴维斯分校的物化学家Cheuk-Yiu Ng与合作者发表在Oct.2的科学杂志上。

不过,这种方式产生的氧分子来自于两个氧原子的碰撞,然后结合,而不是从二氧化碳(CO2)中分裂出的。当CO2受到光解作用时,一个分子一般会分解为一个一氧化碳(CO)分子和一个氧原子(O)。还有一个理论认为二氧化碳也可能分解成氧气(O2)和碳(C),但还“没有人检验出”这一过程。

Ng和他的同事制造了一台在真空中,用紫外线分裂二氧化碳分子的仪器。该装置由两个激光器组成——一个用以分解CO2,另一个则监测产生气体的成分。

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当第一台激光器照射二氧化碳时,第二台激光器监测氧气分子和碳原子,结果一小部分(大概5%)的二氧化碳转化为了氧气。转化率虽小,却已足够证明通过非生物过程从CO2制氧是可能的。

研究表明,这一发现为氧气引入地球或其它星球大气提供可能的途径。它同时揭示了,在寻找地外生物的过程中,仅仅依靠大气中是否含氧不足以证明生命的存在。

通过该技术让在太空中或在其它星球上制氧成为可能,不过首先需要进一步实验验证该反应发生的机理。之所以该实验以前从没做成过,是因为在真空中制造高强紫外光及其困难。有种方法是用同步粒子加速器,不过Ng实验室制造的激光器的亮度是前者的1万到1百万倍。

本文译自 Livescience,由译者 puuuuuma 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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