北京大學(xué)24日發(fā)布消息稱，該校地球與空間科學(xué)學(xué)院教授魯安懷等通過(guò)與美國(guó)學(xué)者合作，率先證實(shí)無(wú)機(jī)礦物也可轉(zhuǎn)化太陽(yáng)能系統(tǒng)，即存在“礦物光合作用”。此項(xiàng)發(fā)現(xiàn)為研究光合作用系統(tǒng)的起源和人工光合作用提供了新的視角，該成果已于2019年4月22日在《美國(guó)科學(xué)院院刊》在線發(fā)表。

魯安懷團(tuán)隊(duì)通過(guò)對(duì)中國(guó)北方戈壁、沙漠以及南方喀斯特和紅壤等典型地貌中巖石/土壤樣品的深入系統(tǒng)觀測(cè)分析，發(fā)現(xiàn)直接暴露在太陽(yáng)光下的巖石/土壤顆粒體表面普遍被一層鐵錳(氫氧)氧化物“礦物膜”所覆蓋，“礦物膜”產(chǎn)出特征和發(fā)育狀況與日照關(guān)系極為密切。

經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，這些天然“礦物膜”具有穩(wěn)定、靈敏的日光光子—光電子轉(zhuǎn)換能力，證實(shí)了地球陸地上無(wú)機(jī)礦物也是太陽(yáng)光能量吸收與轉(zhuǎn)化的一類重要物質(zhì)。

針對(duì)地表廣泛發(fā)育的鐵錳氧化物“礦物膜”具有太陽(yáng)光光電轉(zhuǎn)化的半導(dǎo)體效應(yīng)這一自然規(guī)律的發(fā)現(xiàn)，魯安懷團(tuán)隊(duì)提出在陽(yáng)光照射下地表鐵錳氧化物“礦物膜”是地球上分布最廣的太陽(yáng)能薄膜“新圈層”，即太陽(yáng)光不僅作用于地表生物發(fā)生經(jīng)典光合作用，也一直作用于地表礦物發(fā)生非經(jīng)典“礦物光合作用”。

在自然界已知的太陽(yáng)光子和元素價(jià)電子兩種基本能量形式基礎(chǔ)上，魯安懷團(tuán)隊(duì)新提出礦物光電子是地表普遍存在的第三種能量形式的理論。這一新發(fā)現(xiàn)拓展了經(jīng)典光合作用模型，為地球生命活動(dòng)能量來(lái)源及地表地球化學(xué)過(guò)程吸收利用太陽(yáng)能提供了新模式，也為太陽(yáng)系中類地行星如火星表面無(wú)機(jī)礦物轉(zhuǎn)化利用太陽(yáng)能提供了重要借鑒，將產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。

中國(guó)科學(xué)院生物學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任林榮呈研究員認(rèn)為，此項(xiàng)發(fā)現(xiàn)大大拓展了人類對(duì)自然界太陽(yáng)能利用途徑的新認(rèn)識(shí)，即天然無(wú)機(jī)礦物也存在與有機(jī)光合作用相當(dāng)?shù)奶?yáng)能轉(zhuǎn)化利用系統(tǒng)，同時(shí)也對(duì)研究光合作用系統(tǒng)的起源和人工光合作用提供了新的視角。