淺“蘇打湖”有望成為地球生命的搖籃

2025-12-12 01:36:17 分類：百科 閱讀(83921)

這張全景照片顯示了2021年11月加拿大西部的Last Chance湖，當(dāng)時(shí)該湖已經(jīng)縮小為許多較小的淺有球生水池，每個(gè)水池的望成為地濟(jì)南外圍工作室（電話微信189-4469-7302）濟(jì)南外圍工作室莞式外圍上門(mén)外圍女桑拿全套按摩頂部都結(jié)了冰。兩名華盛頓大學(xué)的搖籃研究人員站在湖面上。致謝:uux.cn/金伯利·波比·辛克萊/華盛頓大學(xué)
（神秘的蘇打湖地球uux.cn）據(jù)華盛頓大學(xué)（漢娜·希基）：查爾斯·達(dá)爾文提出，生命可能是淺有球生在一個(gè)“溫暖的小池塘”中出現(xiàn)的，那里有適當(dāng)?shù)耐蔀榈鼗瘜W(xué)物質(zhì)和能量。華盛頓大學(xué)的搖籃一項(xiàng)研究發(fā)表在本月的《地球與環(huán)境通訊》上，報(bào)告稱加拿大西部的蘇打湖一個(gè)淺“蘇打湖”有望滿足這些要求。這些發(fā)現(xiàn)為大約40億年前地球早期的淺有球生湖泊中可能出現(xiàn)生命提供了新的支持。
科學(xué)家們已經(jīng)知道，望成為地在適當(dāng)?shù)膿u籃條件下，復(fù)雜的蘇打湖生命分子可以自發(fā)出現(xiàn)。正如最近轟動(dòng)一時(shí)的淺有球生濟(jì)南外圍工作室（電話微信189-4469-7302）濟(jì)南外圍工作室莞式外圍上門(mén)外圍女桑拿全套按摩小說(shuō)《化學(xué)課》中所虛構(gòu)的那樣，生物分子可以被誘導(dǎo)從無(wú)機(jī)分子中形成。望成為地事實(shí)上，在現(xiàn)實(shí)生活中20世紀(jì)50年代的發(fā)現(xiàn)制造了蛋白質(zhì)的組成部分氨基酸之后很久，最近的工作已經(jīng)制造了RNA的組成部分。但是下一步需要極高的磷酸鹽濃度。
磷酸鹽構(gòu)成了RNA和DNA的“骨架”，也是細(xì)胞膜的關(guān)鍵成分。在實(shí)驗(yàn)室中形成這些生物分子所需的磷酸鹽濃度比通常在河流、湖泊或海洋中發(fā)現(xiàn)的濃度高出數(shù)百至一百萬(wàn)倍。這被稱為生命出現(xiàn)的“磷酸鹽問(wèn)題”——蘇打湖可能已經(jīng)解決了這個(gè)問(wèn)題。
“我認(rèn)為這些蘇打湖為磷酸鹽問(wèn)題提供了答案，”資深作者、UW地球和空間科學(xué)教授大衛(wèi)·凱特林說(shuō)。“我們的答案是充滿希望的:這種環(huán)境應(yīng)該發(fā)生在早期地球上，很可能也發(fā)生在其他行星上，因?yàn)檫@只是行星表面形成方式和水化學(xué)工作方式的自然結(jié)果。”
蘇打湖得名于其高含量的溶解鈉和碳酸鹽，類似于溶解的小蘇打。這是由水和下面的火山巖之間的反應(yīng)產(chǎn)生的。蘇打湖也可能含有高含量的溶解磷酸鹽。
此前UW在2019年的研究發(fā)現(xiàn)，生命出現(xiàn)的化學(xué)條件理論上可能出現(xiàn)在蘇打湖里。研究人員將化學(xué)模型與實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，表明自然過(guò)程理論上可以將這些湖泊中的磷酸鹽濃縮到比典型水域高100萬(wàn)倍的水平。

2022年9月，研究小組成員走過(guò)最后一次機(jī)會(huì)湖的湖面。夏天結(jié)束時(shí)，水幾乎全部蒸發(fā)了，在表面留下了一層咸的硬殼。但是水在下面的洞穴和凹穴中持續(xù)存在，柔軟的沉積物位于下面，創(chuàng)造了一個(gè)有點(diǎn)危險(xiǎn)的奶油狀結(jié)構(gòu)來(lái)行走。致謝:uux.cn/扎克·科恩/華盛頓大學(xué)
對(duì)于這項(xiàng)新研究，研究小組開(kāi)始研究地球上的這種環(huán)境。巧合的是，最有希望的候選人就在開(kāi)車的距離之內(nèi)。在一篇20世紀(jì)90年代的碩士論文結(jié)尾，隱藏著科學(xué)文獻(xiàn)中已知的最高天然磷酸鹽水平。該湖位于加拿大不列顛哥倫比亞省內(nèi)陸，距西雅圖約7小時(shí)車程。
這個(gè)湖大約一英尺深，湖水渾濁，水位起伏不定。它坐落在不列顛哥倫比亞省牧場(chǎng)區(qū)卡里布高原一條塵土飛揚(yáng)的土路盡頭的聯(lián)邦土地上。這個(gè)淺湖符合蘇打湖的要求:一個(gè)位于火山巖（在這種情況下是玄武巖）上方的湖泊，結(jié)合了干燥、多風(fēng)的大氣，蒸發(fā)引入的水以保持低水位，并將溶解的化合物集中在湖中。
發(fā)表在新論文中的分析表明，蘇打湖是地球上生命出現(xiàn)的有力候選。它們也可能是其他星球上生命的候選者。
“我們研究了一種在整個(gè)太陽(yáng)系中應(yīng)該很常見(jiàn)的自然環(huán)境。火山巖石在行星表面普遍存在，因此如果液態(tài)水存在的話，這種相同的水化學(xué)可能不僅出現(xiàn)在早期地球上，也可能出現(xiàn)在早期火星和早期金星上，”UW大學(xué)地球和空間科學(xué)博士后研究員、第一作者塞巴斯蒂安·哈斯說(shuō)。
從2021年到2022年，UW團(tuán)隊(duì)三次訪問(wèn)了最后一個(gè)機(jī)會(huì)湖。他們?cè)诔醵占^測(cè)數(shù)據(jù)，當(dāng)時(shí)湖面被冰覆蓋；初夏，雨水灌溉的泉水和融雪灌溉的溪流水位最高；夏末湖水幾乎完全干涸時(shí)。
“你有這個(gè)看似干燥的鹽灘，但也有角落和縫隙。哈斯說(shuō):“鹽和沉積物之間有小塊水域，其中溶解的磷酸鹽含量很高。”“我們想了解的是，為什么以及何時(shí)會(huì)在古老的地球上發(fā)生這種情況，以便為生命的起源提供搖籃。”

塞巴斯蒂安·哈斯拿著一塊來(lái)自最后機(jī)會(huì)湖的鹽殼，中間是綠藻，底部是黑色沉積物。致謝:uux.cn/大衛(wèi)·凱特林/華盛頓大學(xué)
在這三次考察中，該團(tuán)隊(duì)收集了水、湖泊沉積物和鹽殼的樣本，以了解湖泊的化學(xué)成分。
在大多數(shù)湖泊中，溶解的磷酸鹽很快與鈣結(jié)合形成磷酸鈣，這種不溶性物質(zhì)構(gòu)成了我們的牙釉質(zhì)。這可以去除水中的磷酸鹽。但是在最后的機(jī)會(huì)湖中，鈣與豐富的碳酸鹽和鎂結(jié)合形成白云石，這種礦物質(zhì)形成了風(fēng)景如畫(huà)的山脈。先前的建模工作預(yù)測(cè)了這種反應(yīng)，并在最后一次機(jī)會(huì)湖沉積物中白云石豐富時(shí)得到了證實(shí)。當(dāng)鈣變成白云石并且不再留在水中時(shí)，磷酸鹽缺少了一個(gè)結(jié)合伴侶——因此其濃度上升。
“這項(xiàng)研究增加了越來(lái)越多的證據(jù)表明，蒸發(fā)蘇打湖是通過(guò)在高濃度下積累關(guān)鍵成分來(lái)滿足生命起源化學(xué)要求的環(huán)境，”Catling說(shuō)。
這項(xiàng)研究還將最后機(jī)會(huì)湖與古德諾湖進(jìn)行了比較，以了解最后機(jī)會(huì)湖的獨(dú)特之處。古德諾湖約三英尺深，水更清澈，化學(xué)成分不同，步行兩分鐘即可到達(dá)。研究人員想知道為什么所有現(xiàn)代湖泊中都存在某種程度的生命，卻沒(méi)有耗盡最后機(jī)會(huì)湖中的磷酸鹽。
古德諾湖有大量藍(lán)細(xì)菌從空氣中提取或“固定”氮?dú)狻Ｏ袼衅渌问揭粯樱{(lán)細(xì)菌也需要磷酸鹽——其不斷增長(zhǎng)的數(shù)量消耗了一些湖水的磷酸鹽供應(yīng)。但是最后的機(jī)會(huì)湖是如此咸，以至于它抑制了生物進(jìn)行固定大氣氮的能量密集型工作。最后的機(jī)會(huì)湖有一些藻類，但沒(méi)有足夠的氮來(lái)容納更多的生命，從而使磷酸鹽積累。這也使它更適合模擬無(wú)生命的地球。
“這些新發(fā)現(xiàn)將有助于為生命起源研究人員提供信息，他們要么在實(shí)驗(yàn)室復(fù)制這些反應(yīng)，要么在其他星球上尋找潛在的宜居環(huán)境，“卡特林說(shuō)。