地球科学前沿 富含地球的矿物质将阳光转化为化学能，暗示了早期细菌光合作用的进化
学分:地球科学前沿 光合作用，即植物和其他生物将阳光转化为化学能的过程，在生命和地球大气层的进化过程中发挥了重要作用
虽然光合作用的大部分来龙去脉都被理解了，但必要的机制是如何进化的仍然是一个争论的话题
然而，这个问题的答案实际上可能隐藏在矿物世界中
在最近发表在《地球科学前沿》杂志上的一项研究中，中国北京大学的科学家将光合作用研究的重点从植物和细菌进一步转移到地球“矿物膜”中发现的岩石和物质上
他们提出，这一相对较薄的层的各种成分，如水钠石、针铁矿和赤铁矿，也可以吸收阳光中的能量，并将其转化为化学反应
但是这是怎么发生的呢？ 这些半导体矿物对特定波长的阳光很敏感
当它们吸收光子时，低能态(价带)的电子被激发跃迁到高能态(导带)
光电子有足够的能量来驱动还原反应，否则会需要外部能量
令人惊讶的是，这种发生在广泛分布的半导体矿物中的非经典光合作用机制可以催化类似于在蓝细菌中发现的生物光合作用的反应
例如，某些矿物质可以促进氧的释放(形成双氧分子)和碳的固定(利用无机来源的碳原子产生有机化合物)
此外，这些矿物质甚至可以充当分解水的光催化剂，分解水从水中产生氢气和氧气，并将大气中的二氧化碳转化为海洋碳酸盐产品
这些过程结合在一起，可能在整个原始地球发挥了变革性的作用，导致大气和海洋条件的显著变化，从而促进了早期生命形式的进化
地球的矿物膜包含的矿物在结构上与生物光合作用中必不可少的相似
这些化合物吸收太阳光子来激发电子，电子跳到更高的能量状态，然后参与各种化学反应
学分:地球科学前沿 最重要的是，科学家们注意到，水钠锰矿在结构上类似于现代生物光合作用系统核心的“四氧化锰复合物”
这种含锰化合物在吸收阳光时会分解水，实际上可能是作为一种类似于水钠锰矿的物质进化而来的
主要作者Dr
陆安怀解释说:“我们在光、矿物质和生命之间相互作用机制的新研究领域的工作揭示了矿物质和生物实际上是不可分割的
“科学家们假设，在整个进化过程中，原始细菌在缓慢地将结构类似物整合到它们的细胞体中之前，首先会依靠像水钠锰矿这样的矿物质将阳光转化为有用的化学能
更好地理解非经典光合作用将有助于科学家揭开我们所知的生命进化和地球化学成分背后的秘密
从更实际的角度来看，它还将有助于开发收集太阳能的有效方法
“我们可以利用矿物光催化来促进水的分解，从而提高生物光合成系统的效率，并带来革命性的技术。”
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从环保应用的进展到对生命历史的深入了解，很明显，研究阳光和矿物质之间的自然相互作用会有很多收获
与老话说的相反，太阳底下似乎还有很多新的东西！
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