学术视点

杨升宇在火星远古生命探索方面取得研究进展

发布时间:2020-05-06浏览次数:466


近日,我院特任副教授杨升宇与德国地球科学研究中心GFZ、德国GEOS4公司、丹麦和格陵兰地质调查局、澳大利亚科廷大学、中国地质大学(北京)等单位合作在火星远古生命探索方面取得新进展。相关研究成果《大分子有机化合物在辐射作用下的改变:对火星有机质探测的启示》Geological alteration of organic macromolecules by irradiation: Implications for organic matter occurrence on Mars)在线发表在国际地质学领域顶级期刊Geology上(地质学研究方向连续13年全球排名第一)。论文第一作者和通讯作者为杨升宇,中国石油大学(华东)为第一署名单位。

以人类目前的科技水平,火星是最宜居的地外星球,主要是因为这个红色星球的地表温度与地球较为接近、能量来源充足、且具有液态水资源等。2018年世界十大科学发现之一是美国的“好奇号”火星探测车在古老岩石中发现了有机质,这可能是寻找火星生命的重要线索。然而,新发现的火星有机质分子量大、惰性强、芳香化程度高,与典型的地质沉积有机质差别较大,从而引发了关于它来源的争论。

火星由于重力小、大气层薄、缺少磁极,从而导致表面受宇宙射线辐射严重(1)。火星岩石中存储远古生命信息的有机质在强烈辐射作用下的变化规律目前尚不明晰。人工控制的高强度辐射实验与火星表面 “低强度”和“长时间”(约30亿年)的辐射现实差距巨大。

1.火星表现受到强烈的宇宙射线辐射

研究人员在探索北欧寒武系Alum 页岩的油气资源潜力过程中,发现它的放射性异常的强,特别是页岩中的碳酸盐岩结核(Kolm)的铀含量是普通页岩铀含量的数百倍。通过原子核物理学计算发现Kolm样品与火星盖尔陨石坑的表层岩石受到了相同数量级(108-109戈瑞)的辐射量,因而推测这两种岩石中的有机质承受了类似的辐射改变。研究人员利用油气地球化学常用的热解气相色谱(Py-GC)和傅里叶变换质谱(FT-ICR-MS)分析技术证实了这两类有机质具有极其相似的分子结构,从而间接地证明了新发现的火星有机质是31亿到38亿年前的湖泊沉积。

此外,该研究还通过对北欧、中国和澳大利亚页岩样品的系统研究,总结出了地质有机质(干酪根)在辐射作用下的一系列变化规律及作用机理(图2)。论文提出的理论模型在我国的火星探测计划、核废料地质处理和高铀页岩的油气生成机理研究等方面都具有重要启示意义。

     图2.大分子化合物在辐射作用下的变化规律及作用机理

Geology主编Dennis BrownNASA火星计划高级顾问麻省理工大学教授Roger Summons和审稿专家对该论文做出了高度的评价,认为该研究不仅对火星生命探测计划提供了重要的理论支撑,而且对探索地质系统中有机质与无机物之间的反应具有重要的意义。

杨升宇是我院深层油气重点实验室“油气运聚机理与富集规律”团队成员,近年来在铀辐射与有机质之间的反应及其在油气地质中的应用方面取得了一系列的研究成果,并在《Geochimica et Cosmochimica Acta》和《AAPG Bulletin》等国际知名地学期刊发表多篇论文。目前担任国际知名石油地质期刊《AAPG Bulletin》和《Marine and Petroleum Geology》副主编。

相关链接:https://pubs.geoscienceworld.org/gsa/geology/article/doi/10.1130/G47171.1/584571/Geological-alteration-of-organic-macromolecules-by

(作者:郭雪娇、单宝来)