查尔斯·达尔文提出,生命可能会在一个“温暖的小池塘”中出现,并需要适当的化学物质和能量混合物。华盛顿大学本月在《通讯地球与环境》杂志上发表的一项研究报告称,加拿大西部的一个浅“苏打湖”有望满足这些要求。这些发现为生命可能从大约 40 亿年前的早期地球湖泊中出现提供了新的支持。
科学家们知道,在适当的条件下,复杂的生命分子可以自发地出现。正如最近热播的《化学课》中所虚构的那样,生物分子可以通过无机分子形成。事实上,在20 世纪 50 年代现实生活中发现氨基酸(蛋白质的组成部分)很久之后,最近的工作已经开始制造 RNA 的组成部分。但下一步需要极高的磷酸盐浓度。
磷酸盐形成 RNA 和 DNA 的“骨架”,也是细胞膜的关键成分。在实验室中形成这些生物分子所需的磷酸盐浓度比通常在河流、湖泊或海洋中发现的水平高数百至一百万倍。这被称为生命出现的“磷酸盐问题”——苏打湖可能已经解决了这个问题。
“我认为这些苏打湖为磷酸盐问题提供了答案,”华盛顿大学地球与空间科学教授、资深作者戴维·卡特林 (David Catling)说。“我们的答案是充满希望的:这种环境应该出现在早期地球上,也可能出现在其他行星上,因为它只是行星表面形成方式和水化学作用方式的自然结果。”
苏打湖因其溶解的钠和碳酸盐含量高而得名,类似于溶解的小苏打。这是由于水和下面的火山岩之间的反应而发生的。苏打湖也可能含有大量溶解的磷酸盐。
华盛顿大学 2019 年的研究发现,理论上苏打湖中可能存在生命出现的化学条件。研究人员将化学模型与实验室实验相结合,表明自然过程理论上可以将这些湖泊中的磷酸盐浓度浓缩至典型水域的 100 万倍。
在这项新研究中,研究小组着手研究地球上的这种环境。巧合的是,最有希望的候选人就在开车距离之内。隐藏在 20 世纪 90 年代的一篇硕士论文末尾的是科学文献中已知的最高天然磷酸盐水平,该湖位于加拿大不列颠哥伦比亚省内陆的最后机会湖,距离西雅图约七小时车程。
湖水深约1英尺,湖水浑浊,水位起伏不定。它坐落在不列颠哥伦比亚省牧场区卡里布高原一条尘土飞扬的土路尽头的联邦土地上。浅湖满足苏打湖的要求:火山岩(在本例中为玄武岩)之上的湖泊,加上干燥多风的大气,蒸发流入的水以保持低水位并浓缩湖内溶解的化合物。
新论文中发表的分析表明,苏打湖是地球上生命出现的有力候选者。它们也可能成为其他行星上生命的候选者。
“我们研究了整个太阳系应该普遍存在的自然环境。火山岩在行星表面普遍存在,因此,如果存在液态水,同样的水化学不仅可能发生在早期地球上,而且也可能发生在早期火星和早期金星上,”主要作者、华盛顿大学博士后研究员塞巴斯蒂安·哈斯说。在地球和空间科学领域。