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北大教授最新发现,石头上也有光合作用  北京大学鲁安怀教授课题组最新研讨发现:在阳光的照耀下,那些看似“无搬运”的岩石上其实也发作着能量的搬运。这项效果已于4月22日在《美国科学院院刊》在线宣布。  那么,石头上的“光合作用”究竟是怎么回事?  众所周知,植物、藻类和光养微生物的光合作用吸收二氧化碳,将太阳能转化为生物化学能,并开释咱们赖以生存的氧气,为天然界很多生物直接或直接供给了能量。  但是,令人意想不到的是,直接暴露在太阳光下的岩石或土壤外表,也存在着可以转化使用太阳能的无机矿藏。  研讨者们对这些典型地貌中岩石和土壤样品进行深化体系观测剖析,发现直接暴露在太阳光下的岩石或许土壤颗粒体外表遍及被一层铁锰(氢氧)氧化物“矿藏膜”(mineral coating)所掩盖。  不同于岩石和土壤本来的成分与结构,这些“矿藏膜”富含水钠锰矿、针铁矿、赤铁矿等天然半导体矿藏,厚度从数十纳米到上百微米不等,呈现出“膜”状结构特征。  从结构上看,“矿藏膜”由富含铁锰(氢氧)氧化物构成了片层状的空间结构,与叶绿体的类囊体片状垛叠结构有异曲同工之妙。  实际上,这种“矿藏膜”的能量转化机制与植物的光合作用有着相似的功用与能量转化机制。  从原理上看,光合作用的反响中心在天然光能驱动下发作电荷别离,经过电子载体进行电子传递;而“矿藏膜”在太阳能驱动下激起发作光电子-空穴对,经过天然环境中的物质捕获光空穴,别离光电子,继而发作电子传递进程,也便是光能到化学能的转化。  更风趣的是,在生物光合作用体系与“矿藏膜”光化学反响中,均离不开金属元素铁、锰的参加。  在生物光合作用中水的裂解和氧气开释发作在富含锰的蛋白复合体上;而岩石外表,在模仿日光照耀下光电转化信号明显的区域,则刚好与锰和铁元素富集的区域符合。  这种新发现的能量转化机制可谓无机界“非经典光合作用”。除了使用和转化太阳能,“矿藏膜”的发作与发育也和日照条件关系密切。  富锰矿藏比方水钠锰矿,仅在日光照耀下的岩石正面“矿藏膜”中呈现,而无光照的岩石反面则不富集水钠锰矿。  在全球陆地体系的散布中,深色富锰“矿藏膜”的散布刚好与太阳光的强辐射区域符合,就比方阳光在可以直射到的岩石和土壤外表“镀”上了这层“矿藏膜”。  不仅是咱们日子的地球,在类地行星的外表也发现了“镀膜”的现象,比方火星上的暴露岩石外表也存在深色富锰“矿藏膜”。  这种天然“矿藏膜”具有安稳、活络的日光光子-光电子的转化才能,在必定波长下具有稳定光电转化功率,证明了无机矿藏也是天然界吸收使用和转化太阳能量的重要物质。  在阳光普照的大地上,到处都存在这种具有日光光电转化半导体效应的“矿藏膜”,是地球上散布最广的太阳能薄膜“新圈层”。“新圈层”承载了吸收转化太阳能并驱动元素地球化学循环、地球物质演化与地球环境演化等重要功用。  这一发现拓宽了经典光合作用模型,在天然界已知的太阳光子和元素价电子两种根本能量方式基础上,提出了矿藏光电子是地表遍及存在的第三种能量方式。  这一发现也拓宽了咱们对天然界太阳能使用途径的新知道,一起,对研讨光合作用体系的来历和人工光合作用供给了新的视角,对太阳系中类地行星外表无机矿藏转化使用太阳能并改造行星外表环境也具有学习含义。来历/北京大学大众号