第七届青年地学论坛

地球生命出现的第一步是生命相关有机物的产生及其在早期海洋等环境中的积累。前人的研究表明，陨石、彗星及太阳系星际尘埃等会供给一定量的这类有机物至早期海洋。此外，早期大气中的放电反应、光化学反应、海底热液–岩石相互作用等高能过程会将无机碳部分还原成有机碳。但有机物的积累面临诸多挑战，一方面，早期陆地出露面积较小，海洋面积相对较大，导致有机物无法达到很高的浓度；另一方面，有机物在早期复杂环境中的稳定性还存在较多未知。早期大气中存在较高浓度的还原性气体分子如氢气和一氧化碳等。其中，CO具有较高的反应活性和被还原生成小分子有机物的能力。这些还原性气体分子在大气–海洋界面可能广泛地发生非生物合成反应，但相关研究较少。
基于此，本研究设计热力学和动力学模型，根据距今45-35亿年前的大气和海洋的成分，模拟以CO–CO₂–H₂–H₂O为底物生成小分子有机物的反应亲和势及动力学过程。不同环境条件（温度、地表水体pH值）下的初步计算结果表明，小分子有机物（如甲酸和甲醇）的合成在大气–海洋界面具有较高的反应亲和势。CO在海洋中水化生成甲酸的动力学模型计算表明，甲酸的产率可达4.30×10⁹ mol yr^-1。此外，低温环境将有利于有机物的合成或在海洋中的积累。对于有机酸，高pH值有利于其的化学合成或富集。当前结果可能为地球早期生命起源假说提供一种广泛存在且规模可观的有机物来源途径，并为判断有机物的稳定性提供一定的辅助。
 

海–气界面,早期地球,非生物合成,有机物