ISSN:
1437-3262
Source:
Springer Online Journal Archives 1860-2000
Topics:
Geosciences
Description / Table of Contents:
Abstract The recent discovery that atomic carbon occurs plentiful in olivines from mantle-derived rocks opens new aspects for the chemical evolution of the early atmosphere and the origin of life. It has been shown conclusively that atomic carbon which is dissolved in the model oxide MgO is capable of reacting in an O2-free atmosphere with the lattice oxygen to give CO2 and with the lattice hydrogen, derived from OH−, to give a profuse variety of hydrocarbons. The diffusional processes and low temperature gas/solid interface reactions involved in these processes are expected to introduce, purely abiotically, isotope fractionation resulting in a13C enrichment of the CO2 fraction and in a13C depletion of the hydrocarbon fraction which may be confused with the12C/13C isotope fractionation along biological pathways. Atomic carbon dissolved in olivines and in basalts shows a similar behaviour and yields similar quantities as C in MgO: 1–2 mg/g CO2 and 25–100μg/g hydrocarbons degassing between 400 and 1000 °C. On a geological scale this means that each cubic kilometer of basaltic magma degassing in an O2-free atmosphere has the capacity of sending off about 3–6·109 kg (2·109 m3) of CO2 and about 1–3·108 kg (2·108 m3) of hydrocarbons. The presence of water modifies the composition to give, among others, alcohols and organic acids. On the basis of these results we are led to the conclusion that the early atmosphere of the earth may have contained a very high concentration of abiotically formed “organic” compounds of great chemical complexity.
Abstract:
Résumé La découverte du carbone atomique dans les olivines du manteau entraîne de nouvelles idées sur la composition de l'atmosphère originelle et sur les conditions du développement de la vie. Comme l'est le cas pour le MgO, le carbone atomique dans les olivines est capable de réagir, dans une atmosphère exempte de O2, avec l'oxygène du réseau cristallin en formant du CO2, et avec l'hydrogène provenant des groupements OH− du réseau, pour former une grande variété de composés organiques. Les processus de diffusion et d'échange gas-solide liés à ces réactions provoquent, d'après les premiers résultats, un enrichissement en13C dans le CO2 et un appauvrissement en13C dans les hydrocarbures formés. Ceci ressemble au fractionnement dû à des réactions biologiques. Le comportement du carbone atomique et sa réactivité se retrouvent dans les basaltes et les olivines. La gamme des produits de réaction et leur quantité ressemble à celle du MgO: 1–2 mg/g CO2 et 25–100μg/g composés organiques. A l'échelle géologique ceci implique que chaque km3 de magma basaltique dégazé en contact avec une atmosphère exempte d'oxygène pouvait émettre 3–6·109 kg, soit 2·109 m3 de CO2 et 1–3·108 kg, soit 2·108 m3 d'hydrocarbures abiotiques. La présence d'eau entraîne la formation d'alcools et d'acides organiques. La conclusion tirée de ce travail indique que l'atmosphère originelle et la»soupe primordiale» étaient plus riches qu'on ne l'a admis jusqu'à présent en composés organiques dûs à des processus purement thermiques, et donc abiotiques.
Notes:
Zusammenfassung Die Entdeckung des atomar gelösten Kohlenstoffs in Olivinen aus Mantelgesteinen führt zu neuen Vorstellungen über die Zusammensetzung der Uratmosphäre und Entwicklungsbedingungen des Lebens. Atomarer Kohlenstoff im MgO ist in der Lage, in einer O2-freien Atmosphäre mit dem Gittersauerstoff zu CO2 zu reagieren und mit dem aus OH− stammenden Gitterwasserstoff eine große Vielfalt von organischen Verbindungen zu bilden. Diffusionsprozesse und Gas-Festkörper-Austauschreaktionen, die an diesen Reaktionen beteiligt sind, führen nach ersten Untersuchungen zu einer13C-Anreicherung im CO2 und einer13C-Abreicherung bei den Kohlenwasserstoffen. Diese12C/13C-Fraktionierung ist gleichsinnig mit der biologischen12C/13C-Fraktionierung. Atomarer Kohlenstoff in Olivinen und Basalten zeigt ein sehr ähnliches Reaktionsverhalten wie im MgO und führt zu ähnlichen Reaktionsprodukten: 1–2 mg/g CO2 und 25–100μg/g Kohlenwasserstoffe zwischen 400–1000 °C. Übertragen auf geologische Verhältnisse bedeutet dies, daß jeder km3 eines entgasenden basaltischen Magmas 3–6·109 kg (2·109 m3) CO2 und 1–3·108 kg (2·108 m3) abwüschen Kohlenwasserstoff abgeben kann. Die Anwesenheit von Wasser führt zur Bildung von Alkoholen und organischen Säuren. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, daß die Uratmosphäre und die „Ursuppe“ viel reicher waren als bisher angenommen an komplexen organischen Verbindungen, die rein thermisch entstanden sind.
Type of Medium:
Electronic Resource
URL:
http://dx.doi.org/10.1007/BF01825021
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