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初期の地球におけるアビオティック窒素の減少

J A Brandes1, N Z Boctor, G D Cody

  • 1Geophysical Laboratory, Carnegie Institution of Washington, DC 20015-1305, USA. brandes@gl.ciw.edu

Nature
|October 6, 1998
PubMed
まとめ

鉱物触媒は,初期の地球条件下で窒素ガス (N2) をアンモニアに変換することができます. このプロセスは,生命の起源を助けるために,ハディアン海に不可欠なアンモニアを供給した可能性があります.

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科学分野:

  • 地質化学 地質化学
  • 天体生物学 アストロバイオロジー
  • ミネラロジーは,鉱物学です.

背景:

  • 有機前駆物質の生産は,生命の起源にとって不可欠です.
  • 窒素 (N2) は,アンモニアよりも有機合成の効率が低い.
  • 初期の地球の還元条件は,アンモニアを好むと推定されていたが,実験的な証拠は欠けていた.

研究 の 目的:

  • ミネラル触媒による窒素のアンモニアへの固定を実験的に調査する.
  • 初期の地殻および水熱条件下でのアンモニア生産の可行性を決定する.
  • 早期昏睡太陽パラドックスの解明におけるアンモニアの役割を評価する.

主な方法:

  • N2,NO2,NO3をアンモニアに還元する鉱物触媒による実験.
  • シミュレートされた地殻と海洋の水熱システム条件 (300800°C,0.10.4 GPa).
  • 高温 (800°C以上) で窒素種の安定性の分析.

主要な成果:

  • 300800°Cから0.10.4 GPaの間のN2,NO2-,およびNO3-から鉱物催化アンモニア合成が実証されています.
  • N2だけが800°C以上で安定し,熱い蓄積過程で大気中のアンモニアの形成を制限することが判明した.
  • 鉱物触媒によるN2減少が,ハデアン海へのアンモニアの潜在的重要な源として示されている.

結論:

  • 鉱物触媒によるN2還元は,初期のハデアン海に重要なアンモニアを供給した可能性がある.
  • 水熱アンモニア交換は大気アンモニアを供給し,早期の薄弱太陽パラドックスを解決することができた.
  • この研究は,前生物化学と初期の地球大気条件におけるアンモニアの役割に対する実験的支持を提供します.