众所周知，有机生物可进行光合作用，将太阳能转化为生物化学能。近期北京大学课题组公布的一项最新研究成果显示，暴露在阳光下的地表无机矿物也可吸收并转化太阳能，从而发生矿物的“光合作用”。这项研究成果近日在《美国科学院院刊》(PNAS)上全文在线发表。

国际矿物学协会第一副主席、北京大学地球与空间科学学院教授鲁安怀介绍，研究团队通过对我国北方戈壁、沙漠以及南方喀斯特和红壤等典型地貌中岩石和土壤样品的系统观测分析，发现直接暴露在太阳光下的岩石和土壤颗粒体表面普遍被一层黑色的“矿物膜”所覆盖。“矿物膜”的厚度从数十纳米到上百微米不等，富含水钠锰矿、针铁矿、赤铁矿等天然半导体矿物，呈现出“膜”状结构构造特征。

“我们测定这些地表岩石和土壤样品的光电效应，发现这些‘矿物膜’可以把太阳光子转化为光电子，产生灵敏、显著、持续的光电流信号，证实无机矿物可吸收并转化太阳能，即太阳光一直作用于地表矿物，发生‘矿物光合作用’。”鲁安怀说。

研究发现，“矿物膜”产出特征和发育状况与日照关系极为密切，如富锰矿物仅在日光照射下的红壤矿物颗粒、喀斯特和戈壁岩石正面“矿物膜”中出现。在全球陆地系统中，富锰“矿物膜”的分布恰与太阳光的强辐射区域相吻合。

鲁安怀认为，伴随着地球的形成与演化，地表矿物转化太阳能的现象可能一直存在。但暴露在太阳光下地球表面的天然矿物，其长期受到太阳光辐射的响应机制，却一直未被认识与利用。此外，除了全球陆地系统中太阳光辐射区域外，类地行星的表面也具有这种“镀膜”现象，如火星裸露岩石表面也存在深色富锰“矿物膜”。

“在生物光合作用系统形成过程中，‘矿物膜’的‘光合作用’可能起到了一定促进作用，这还有待后续进一步研究。”鲁安怀认为，该发现为研究光合作用系统的起源、人工光合作用、地球物质演化提供了新视角，在固碳作用及全球气候变化的研究方面也存在一定价值，对研究太阳系中类地行星表面无机矿物转化利用太阳能具有借鉴意义。