地球初始氧到底哪来的？这发现可能颠覆认知！

　　如果我告诉你，石头会产氧，你是否认为是天方夜谭？
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　　氧气是人类与动物呼吸的必需物质。早期地球大气中几乎没有氧气，直至第一次大氧化事件（24。5亿23。3亿年前）之后，大气中才开始有氧气的积累，此后出现了真核生物等复杂生命。在过去的40多年时间里，大气光化学反应一直被认为是早期地球初始氧的主要来源，其核心是水解离形成过氧化氢。
　　但近年的研究发现，大气光化学反应产生的过氧化氢通量极低，不足以支持产氧光合作用进化等重要过程。因此，地球初始氧的起源是解译地球宜居性演化与生命进化的关键。
　　近日，中国科学院广州地球化学研究所何宏平团队围绕地球初始氧的起源这一关键问题，在模拟早期地球大气环境下，采用同位素示踪技术解剖了石英水界面反应过程，揭示了地球初始氧的矿物起源石头会产氧。硅酸盐矿物水界面反应生成H2O2的两种机制
　　那么，石头又是如何产氧的呢？
　　2021年，何宏平研究员团队研究发现，在机械外力作用下，矿物水界面反应可产生过氧化氢和羟基自由基等活性氧（ROS），并提出由此产生的非生物氧化剂触发了产氧光合作用进化。
　　通过实验，研究团队发现，过氧化氢和氧气中的氧原子主要源自矿物表面基团（过氧自由基），只有少量的过氧化氢源自水的解离，氧原子在矿物水大气三相界面上发生快速交换。在机械外力作用下，硅酸盐矿物水界面可以不断释放活性氧，而且这种作用广泛存在于风化剥蚀、河流冲刷、构造运动等地质过程中，构成了早期地球非生物氧化剂的重要来源。
　　早期地球矿物起源的ROS产生过程
　　这一重要发现颠覆了地球初始氧来源于水分解的传统认识，揭示了矿物表面提供早期地球的初始氧。该成果及团队的近期相关工作系统阐述了矿物水界面反应的产氧机制及其在地球宜居性演化过程中的重要作用，揭示了这种非生物氧化剂是岩石圈、水圈、大气圈和生物圈协同演化的一种内在动力。
　　该系列工作促进了人们对早期地球表面环境的认识从均一的还原状态向局部存在氧化环境的转变，并为生命起源理论和地外生命探测提供了重要启示。矿物机械化学氧化剂导致的无机氧绿洲很有可能也存在于火星等其他类地行星上，产生适宜生命起源和演化的化学梯度条件，对于探索火星生命也具有重要的指导意义。
　　研究成果于3月20日发表于《美国国家科学院院刊》。
　　论文信息：HongpingHe（何宏平），XiaoWu（吴逍），JianxiZhu（朱建喜），MangLin（林莽），YingLv（吕瑛），HaiyangXian（鲜海洋），YipingYang（杨宜坪），XiaojuLin（林枭举），ShanLi（李珊），YiliangLi（李一良），H。HenryTeng（滕辉），MarkH。Thiemens，2023。AmineralbasedoriginofEarthsinitialhydrogenperoxideandmolecularoxygen。ProceedingsoftheNationalAcademyofSciencesoftheUnitedStatesofAmerica。DOI：10。1073pnas。2221984120
　　文章链接：https：doi。org10。1073pnas。2221984120
　　来源：中国科学院广州地球化学研究所
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