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自然界中哪些物体能进行光合作用呢？相信小伙伴的答案应该有：植物、细菌、藻类。 那么你知道吗？在自然界中还有一种物体能进行光合作用，那就是——石头！ 今年4月，以北京大学为主的多家研究机构的科学家们在《美国科学院院刊》(PNAS)上发表了题为《Photoelectric conversion on Earth’s surface via widespread Fe- and Mn-mineral coatings》文章，告诉我们，光合作用并非生物体专属，石头之中也能产生一种非典型的“光合作用”。 科学家们对我国北方戈壁、沙漠以及南方喀斯特和红壤等典型地貌中岩石/土壤样品的深入系统观测分析，发现直接暴露在太阳光下的岩石/土壤颗粒体表面普遍被一层铁锰（氢氧）氧化物“矿物膜”所覆盖。 这些“矿物膜”富含水钠锰矿、针铁矿、赤铁矿等天然半导体矿物，与岩石和土壤原本的成分和结构不同，这种“矿物膜”具有片层状的空间结构，与叶绿体的类囊体片状垛叠结构类似，厚度从数十纳米到上百微米之间，呈现出“膜”的结构。 光合作用正是在这种“矿物膜”中进行的。 从原理上来看，“矿物膜”在太阳能的驱动下激发产生光电子-空穴对通过自然环境中的物质捕获光空穴，分离光电子，继而发生电子传递过程，实现光能到化学能的转化。 在“矿物膜”光化学反应中，铁（Fe）、锰（Mn）元素在其中扮演了至关重要的角色。水分子在生物光合作用中裂解释放出氧气发生在含锰的蛋白质复合物上，在岩石的表面，锰和铁元素富集的区域与模拟日光照射下光电转化信号显著的区域相吻合。 同时，光照强度与“矿物膜”的产生至关重要。在日光照射下，岩石正面出现了富锰“矿物膜”，而在没有接受到阳光照射的岩石背面，却没有“矿物膜”的出现。在全球陆地系统分布图中，富锰“矿物膜”的分布区域恰好与阳光辐射强度大区域一致。 来源：phsy.org |
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