同位素分析揭示火星沉积物中有机物质的起源

同位素分析揭示火星沉积物中有机物质的起源访问：NordVPN立减75%+外加3个月时长另有NordPass密码管理器尽管火星呈现出一片荒芜、尘土飞扬的景象，至今没有任何生命迹象，但它的地质特征，如三角洲、湖床和河谷，强烈暗示着火星表面曾经水流充沛。为了探索这种可能性，科学家们对这些地貌附近保存的沉积物进行了研究。这些沉积物的成分蕴含着早期环境条件的线索、随着时间推移形成地球的过程，甚至是过去生命的潜在迹象。在其中一项分析中，好奇号漫游车从盖尔陨石坑收集的沉积物揭示了有机物。盖尔陨石坑被认为是大约38亿年前因小行星撞击而形成的一个古老湖泊。然而，与地球上的有机物相比，这种有机物的碳-13同位素（13C）含量明显低于碳-12同位素（12C）含量，这表明火星上有机物的形成过程与地球上不同。大气中有机物的来源表明，火星表面可能含有比先前预期更多的有机化合物。资料来源：东京工业大学现在，一项研究阐明了这一差异，发现大气中的二氧化碳（CO2）光解为一氧化碳（CO）并随后还原，导致有机物中13C含量减少。这项研究由东京工业大学的上野雄一郎教授和哥本哈根大学的马修-约翰逊教授领导，于2024年5月9日发表在《自然-地球科学》杂志上。"在测量13C和12C之间的稳定同位素比率时，火星有机物的13C丰度占组成它的碳的0.92%到0.99%。这与地球沉积有机物（约1.04%）和大气二氧化碳（约1.07%）相比是极低的，这两种物质都是生物残留物，与陨石中有机物（约1.05%）并不相似，"Ueno解释说。早期的火星大气富含二氧化碳，其中同时含有13C和12C同位素。研究人员在实验室实验中模拟了火星大气成分和温度的不同条件。他们发现，当12CO2暴露在太阳紫外线（UV）照射下时，会优先吸收UV辐射，导致其解离成13C含量低的CO，而留下富含13C的CO2。在火星和地球的高层大气中也能观察到这种同位素分馏（同位素分离）现象，来自太阳的紫外线照射导致二氧化碳解离成13C含量耗尽的一氧化碳。在还原的火星大气中，CO转化为简单的有机化合物，如甲醛和羧酸。在火星早期，地表温度接近水的冰点，不超过300K（27°C），这些化合物可能溶解在水中并沉淀在沉积物中。通过模型计算，研究人员发现，在二氧化碳与一氧化碳比例为90:10的大气中，如果二氧化碳转化为一氧化碳的比例为20%，则沉积有机物的δ13CVPDB值为-135‰。此外，剩余的CO2将富含13C，δ13CVPDB值为+20‰。这些值与"好奇号"探测器分析的沉积物中的值以及从火星陨石中估算的值非常吻合。这一发现表明，大气过程而非生物过程是早期火星有机物形成的主要来源。"如果这项研究的估计是正确的，那么火星沉积物中可能存在意想不到的大量有机物质。这表明，未来对火星的探索可能会发现大量的有机物质，"Ueno说。编译来源：ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1431240.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1431240.htm

NASA 毅力号确认火星存在古代湖泊沉积物，红色星球曾温暖湿润宜居

NASA毅力号确认火星存在古代湖泊沉积物，红色星球曾温暖湿润宜居美国宇航局（NASA）的毅力号火星探测器采集的数据证实了火星杰泽罗陨石坑存在古代湖泊沉积物，该研究成果于周五发表在《》杂志上。这一发现为火星曾经被水覆盖并可能孕育过微生物生命的理论提供了强有力的证据。该研究由加州大学洛杉矶分校（UCLA）和奥斯陆大学的团队牵头，基于毅力号探测器在2022年数月间穿越火星表面时进行的地下扫描数据。探测器从陨石坑底部爬上了一个相邻的区域，该区域由辫状沉积岩特征组成，从轨道上看类似于地球上的河流三角洲。这些发现进一步证实了之前研究提出的观点——寒冷、干旱、毫无生机的火星曾经温暖、湿润，适宜生命存在。毅力号的RIMFAX雷达仪器发出的探测信号使科学家能够“窥视”地下，以获得20米深的岩石层横截面视图。科学家们期待着对杰泽罗沉积物进行近距离研究，这些沉积物据信在约30亿年前形成，毅力号已经收集了相关样本，准备将来运回地球。来源，频道：@kejiqu群组：@kejiquchat

新研究改写了我们对地球深层碳氯循环的认识

新研究改写了我们对地球深层碳氯循环的认识新的研究揭示，地球的逐渐冷却深刻影响了碳和氯的深层循环，改变了它们从地表到内部的行为。这种认识上的转变影响了我们对地球地质历史、气候演变、海洋和生命的看法，甚至可以让我们深入了解火星等其他行星的状况。"地球的冷却给碳和氯的深层循环带来了巨大的变化，"陈博士说。陈春飞博士正在进行实验分析。资料来源：麦考瑞大学"今天，氯通常以火山气体的形式返回地面，而大部分碳则以固态碳酸盐的形式被困在数百公里深的地方；但在地球年龄达到现在的三分之二之前，情况却完全相反。"在地球形成后的早期，岩浆占据了地球表面，但随着地球逐渐冷却，地表形成了厚约100千米的地壳板块，在板块构造作用下在地幔上滑行。随着大洋构造板块在俯冲带潜回地幔，沉积在大洋下方海槽中的沉积物也可能被推入地幔。科学家们在高压熔化实验中研究这些沉积物的命运时，以前处理的是所有海洋沉积物的平均值，其中碳只是次要成分。然而，大部分碳都积聚在碳酸盐沉积物中--我们熟悉的地表大面积碳酸盐沉积物的例子包括多佛尔的白悬崖或意大利的多洛米蒂山脉--这些沉积物的表现可能与小部分碳的表现不同。英格尔堡--碳酸盐沉积物在英国多佛形成悬崖。资料来源：StephenFoley陈博士的研究小组利用高压实验模拟了石灰岩和白垩的俯冲过程，发现石灰岩中的任何污物都会首先融化，产生硅酸盐熔体，而碳酸盐则会以固体形式被推向更深的地方，并向地幔深处推进。研究小组还测试了模拟地球漫长历史中更早、更热时期的条件，发现石灰岩熔化了，但盐分不会溶解在它们产生的碳酸盐熔体中，而是被推向地幔深处，而不是像今天这样返回地面。研究报告的第二作者、澳大利亚国立大学分析样本的迈克尔-福斯特博士说："看到盐和杂质如何从碳酸盐中完全分离出来，这非常了不起。"当电子显微镜对微小的实验相进行放大和分析时，研究小组取得了突破性进展，在干净的方解石晶体旁边出现了一池淬火玻璃和盐。当他们看到这一幕时，陈春飞兴奋地说：'这意味着俯冲带一定充当了一个巨大的过滤器，用来将盐分接纳到地球深处！'"这项研究是追踪地球进化史中碳、氮和氯的深层循环的大型项目的一部分，该项目由麦考瑞大学自然科学学院特聘教授斯蒂芬-弗利（StephenFoley）领导。"地球深层地幔和地表之间碳、氯和氮等挥发性元素的交换是气候、海洋和地球上所有生命进化的关键，"Foley教授说。"这项意义重大的研究首次考虑了大量碳酸盐沉积物的俯冲，而不是一般的沉积岩--尽管在板块构造中涉及巨大的碳酸盐岩块更为现实。随着时间的推移，氯和碳行为的这些变化很可能会影响到地球历史上不同时期海水的咸度，并对地球生命的发展产生影响"。他补充说，这项研究将使我们对地球的进化及其与生命发展之间微妙的相互作用有一个更全面的认识，并能帮助我们了解火星等地球以外星球的状况。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1381849.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1381849.htm

研究发现人类活动在很大程度上导致了波罗的海剧毒金属铊的存在

研究发现人类活动在很大程度上导致了波罗的海剧毒金属铊的存在该研究的第一作者查德-奥斯特兰德（ChadOstrander）在准备调查期间从东哥特兰盆地采集的沉积物短岩心。图片来源：伍兹霍尔海洋研究所ColleenHansel不过，研究表明，由于进一步的人为活动或人类引起的活动，或者由于波罗的海的自然或人为复氧可能使海水中的硫化物含量降低，铊的含量可能会增加。波罗的海是地球上最大的人为缺氧区，由于富含硫化物矿物质，这里的大部分铊都积聚在沉积物中。这项研究证明，大约自1947年以来，人类活动向波罗的海排放的铊量有所增加。"人类正在向波罗的海排放大量的铊，人们应该意识到这一点。如果这种情况继续下去，或者如果我们将来进一步改变波罗的海的化学成分，或者如果波罗的海发生自然变化，那么可能会积累更多的铊。"这篇文章的主要作者查德林-奥斯特兰德（ChadlinOstrander）说："由于铊的毒性，这将是一个令人担忧的问题。目前，他是犹他大学地质学与地球物理学系助理教授。"在这项研究中，研究人员试图更好地了解铊及其两种稳定同位素203Tl和205Tl是如何在波罗的海循环的。为了解现代铊循环情况，研究人员从海水和浅层沉积物岩芯样本中收集了浓度和同位素比值数据。为了重建更久远的铊循环，研究人员在采集短岩心样本的同时，还采集了较长的沉积物岩心样本。他们发现波罗的海海水中205Tl的富集程度比预测的要高得多。根据较长的沉积岩芯，这种富集大约始于1940年至1947年。在波罗的海调查期间，为采集水样和进行现场测量而进行的清晨投放。图片来源：ColleenHansel，©伍兹霍尔海洋学研究所文章指出，如果205Tl的增加与"几乎同时出现的与人为活动有关的趋势"无关，那将是"非常巧合的"。虽然铊增加的确切来源尚不清楚，但文章指出，第二次世界大战结束后地区水泥生产的增加可能起到了重要作用，其他可能的来源包括燃煤和硫化铁黄铁矿的焙烧。"这项研究最重要的一点是，我们基本上发现波罗的海的大部分（如果不是大部分的话）海域都受到了有毒金属铊的污染，这种污染是由该海盆周围的人类活动造成的，"这项研究的合著者、WHOI地质与地球物理系兼职科学家SuneNielsen说。"据我所知，这是有记录以来地理范围最广的铊污染区域。众所周知，波罗的海长期以来一直受到人为活动的严重影响，尤其是在过去几十年里，氧气的流失日益严重，给渔业造成了巨大损失。作为一名丹麦人，我关注丹麦媒体上有关波罗的海的（坏）消息，而我们的发现为该海域本已恶劣的海洋生物生存条件又增添了一抹亮色。虽然铊污染可能并不是波罗的海生态系统最直接的问题，但毫无疑问，我认为这增加了我们的紧迫感，我们必须采取措施，使波罗的海恢复到人类和海洋生物能够自然共存的状态。""我们的数据进一步证明，海水中铊的去除和沉积物中铊的储存受到缺氧和硫化物存在的严格控制。因此，最近在波罗的海开展的'解决缺氧问题'的行动涉及向底层水域注入氧气，这令人担忧。波罗的海的增氧很可能会导致铊以及其他硫化物金属（如汞）释放到上覆海水中，并在鱼类体内进行生物累积，达到有毒水平。根据该地区的活动，我们预测铊污染的来源是该地区历史上的水泥生产。随着全球水泥产量的不断增加，这项研究可以提醒生产商需要减轻水泥窑粉尘对周围水生和海洋生态系统的潜在下游影响，还凸显了同位素在确定海洋生态系统污染物来源方面的作用，仅凭浓度数据很难区分污染物来源"。编译来源：ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1429972.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1429972.htm

厨师熟悉的化学反应如何帮助创造了地球上的生命

厨师熟悉的化学反应如何帮助创造了地球上的生命美拉德反应每年锁住400万吨有机碳过程有助于稳定复杂生命进化的条件.用于使食物褐变并赋予其独特气味和味道的化学过程很可能发生在海洋深处，它帮助创造了生命所需的条件。该过程被称为美拉德反应，以发现该反应的法国科学家命名，该过程将小分子有机碳转化为较大分子，即聚合物。在厨房中，利用美拉德反应从糖中产生风味和香气。利兹大学卡罗琳·皮科克教授领导的一个研究小组认为，在海底，美拉德反应发挥了更根本的作用。具体来说，它有助于提高大气中的氧气含量和减少二氧化碳含量，从而为地球上复杂生命形式的出现和繁衍创造条件。海洋中的有机碳主要来自微生物。当这些生物体死亡时，它们会沉入海底并被细菌吞噬。衰变过程使用氧气并将二氧化碳释放到海洋中，最终进入大气中。科学家认为，近岸环境是大多数有机碳埋藏的地方。图片来源：利兹大学由于美拉德反应，较小的分子转化为较大的分子。这些较大的分子更难被微生物分解，并且可以在沉积物中储存数万年（如果不是数百万年）。科学家们将这种现象描述为“有机碳的保存”。有机碳在海底的长期储存或保存对地球表面的发展状况产生了重大影响。它限制了二氧化碳的释放，让更多的氧气进入地球大气层，并将过去4亿年来地球陆地表面变暖的变化限制在平均约5摄氏度。奥利弗·摩尔博士。图片来源：利兹大学该研究的第一作者、利兹地球与环境学院生物地球化学研究员OliverMoore博士说：“早在1970年代就有人提出美拉德反应可能发生在海洋沉积物中，但该过程人们认为速度太慢，无法影响地球上存在的条件。“我们的实验表明，当海水中存在关键元素，即铁和锰时，反应速率会提高数十倍。在地球漫长的历史中，这可能有助于为复杂生命在地球上栖息创造必要的条件。”作为研究的一部分，科学家们模拟了有多少有机碳因美拉德反应而被锁定在海底。他们估计，每年约有400万吨有机碳被锁在海底。这相当于大约50座伦敦塔桥的重量。为了验证他们的理论，研究人员在实验室中10摄氏度（即海底温度）下观察了简单有机化合物与不同形式的铁和锰混合时发生的变化。分析显示，经过美拉德反应的实验室样本的“化学指纹”与从世界各地海底采集的沉积物样本的“化学指纹”相匹配。这种“指纹”分析是在英国牛津郡的钻石光源进行的，这是英国的同步加速器，它产生强烈的光能光束，以揭示样品的原子结构。DiamondLightSource扫描X射线显微镜光束线(I08-SXM)首席光束线科学家BurkhardKaulich博士表示：“我们先进的I08-SXM仪器具有高稳定性、高能量和光学分辨率，经过开发和优化，可用于帮助探测环境系统中发生的碳化学和反应。我们非常自豪能够为更好地理解地球上复杂生命形式和气候创造所涉及的基本化学过程做出贡献。”来自利兹的皮科克教授说：“发现海洋中由铁和锰制成的活性矿物有助于创造地球上生命进化所需的稳定条件，这是非常令人兴奋的。”从更好地了解地球化学过程中汲取的经验教训可用于利用新方法来应对现代气候变化。伦敦玛丽女王大学环境科学家、该论文的作者之一詹姆斯·布拉德利博士表示：“了解影响沉积在海底的有机碳命运的复杂过程对于查明地球气候如何变化至关重要。响应自然过程和人类活动，并帮助人类更好地管理气候变化，因为碳捕获技术的应用和长期成功依赖于碳以稳定的形式被锁定，而不是转化为二氧化碳。”...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1377171.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1377171.htm

海底热液喷口被发现是深海黑碳的来源之一

海底热液喷口被发现是深海黑碳的来源之一研究船"HakuhoMaru"号进行了这项研究的观察，确定热液喷口是海洋中溶解黑碳的一个以前未知的来源。北海道大学的YouheiYamashita副教授和研究生YutaroMori与东京大学AORI的HiroshiOgawa教授一起揭示了确凿的证据，热液喷口是深海中溶解黑碳的一个以前未知的来源。他们的发现将于今天（2023年2月10日）发表在《科学进展》杂志上。"地球表面最大的碳库之一是海洋中溶解的有机碳，"Ogawa解释说。"我们对这个碳库的一部分感兴趣，它被称为溶解的黑碳（DBC），不能被生物体利用。深海中的DBC的来源是未知的，尽管热液喷口被怀疑涉及其中。"研究人员分析了DBC在北太平洋和东南太平洋海盆中的分布情况，并将这些数据与以前报道的与热液喷口排放有关的氦同位素的浓度以及这些地区的氧气利用情况进行了比较。他们的发现表明，热液喷口是太平洋中DBC的一个重要来源。这种热液性DBC很可能是由于热液喷口的热流体与冷海水的混合而形成的，并被长途运输可达数千公里之远。"最重要的是，我们的研究表明，来自热液喷口的DBC是深海中溶解的有机碳的一个重要来源。"山下总结说："就对海洋的DBC输入而言，热液喷口贡献的DBC可能是由生物质燃烧或化石燃料燃烧形成并随后通过河流或大气沉积运输的DBC的一半。需要进一步的研究来了解热液喷口的DBC到底是如何形成的。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1343735.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1343735.htm