北京大學24日發(fā)布消息稱，該校地球與空間科學學院教授魯安懷等通過與美國學者合作，率先證實無機礦物也可轉化太陽能系統(tǒng)，即存在“礦物光合作用”。此項發(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《美國科學院院刊》在線發(fā)表。

魯安懷團隊通過對中國北方戈壁、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)觀測分析，發(fā)現(xiàn)直接暴露在太陽光下的巖石/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”產出特征和發(fā)育狀況與日照關系極為密切。

經研究發(fā)現(xiàn)，這些天然“礦物膜”具有穩(wěn)定、靈敏的日光光子—光電子轉換能力，證實了地球陸地上無機礦物也是太陽光能量吸收與轉化的一類重要物質。

針對地表廣泛發(fā)育的鐵錳氧化物“礦物膜”具有太陽光光電轉化的半導體效應這一自然規(guī)律的發(fā)現(xiàn)，魯安懷團隊提出在陽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能薄膜“新圈層”，即太陽光不僅作用于地表生物發(fā)生經典光合作用，也一直作用于地表礦物發(fā)生非經典“礦物光合作用”。

在自然界已知的太陽光子和元素價電子兩種基本能量形式基礎上，魯安懷團隊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)拓展了經典光合作用模型，為地球生命活動能量來源及地表地球化學過程吸收利用太陽能提供了新模式，也為太陽系中類地行星如火星表面無機礦物轉化利用太陽能提供了重要借鑒，將產生深遠的影響。

中國科學院生物學重點實驗室主任林榮呈研究員認為，此項發(fā)現(xiàn)大大拓展了人類對自然界太陽能利用途徑的新認識，即天然無機礦物也存在與有機光合作用相當的太陽能轉化利用系統(tǒng)，同時也對研究光合作用系統(tǒng)的起源和人工光合作用提供了新的視角。