天体物理学 > 地球与行星天体物理学
[提交于 2019年2月20日
]
标题: 早期地球天然水中的一氧化二氮浓度
标题: Nitrogen Oxide Concentrations in Natural Waters on Early Earth
摘要: 生命起源研究中的一个关键挑战是估计与早期地球上生命起源可能相关的化学途径中物种的丰度。 特别是溶解的氮氧化物阴离子(NO$_{X}^{-}$),包括硝酸盐(NO$_{3}^{-}$)和亚硝酸盐(NO$_{2}^{-}$),已在从RNA聚合到原始代谢出现的各种生命起源化学反应中被提出。 近期的研究计算了从前生物大气向海洋供应NO$_{X}^{-}$的速率,并报告了稳态[NO$_{X}^{-}$] 在所有可能的参数空间内均较高。 这些发现基于如下假设:除非在热液喷口处被处理,否则NO$_{X}^{-}$在天然水中是稳定的。 在这里,我们表明NO$_{X}^{-}$在早期地球的还原环境中是不稳定的。 由于紫外线光解和与还原态铁(Fe$^{2+}$)的反应,[NO$_{X}^{-}$] 被抑制到过去预测值的几个数量级以下。 对于 pH$=6.5-8$和$T=0-50^\circ$摄氏度,我们发现前生物海洋中 [NO$_{X}^{-}$] 最有可能为$<1~\mu$M。 另一方面,具有有利排水特性的前生物池塘可能维持了 [NO$_{X}^{-}$]$\geq 1~\mu$M. 就像现代地球一样,由于其更高的稳定性,在前生物 地球上的大部分 NO$_{X}^{-}$应该以 NO$_{3}^{-}$的形式存在。 这些发现告知了早期地球上可能存在的前生物化学反应类型。 我们讨论了这些发现对提出的前生物化学反应的影响,并强调了进一步研究 NO$_{X}^{-}$动力学的必要性,以减少预测早期地球上 [NO$_{X}^{-}$] 存在的相当大的不确定性。
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