罗毅

(中国科学技术大学合肥微尺度物质科学国家实验室(筹)，合肥230026)

“氧气起源”新机制：二氧化碳分子的电子贴附解离

罗毅

(中国科学技术大学合肥微尺度物质科学国家实验室(筹)，合肥230026)

地球上绝大多数生物对氧气(即稳定的基态气体氧分子)的依赖性不言而喻，但是在关于“氧气起源”及其演化(例如“大氧气事件”)尚存在许多不解之谜1。在无生命的地球早期，不存在光合作用产生氧的生物化学过程，而通常认为氧原子参与的三体复合反应O+O+M→O2+M是产生氧分子的主要通道，这里的自由氧原子O则是CO2分子的光解产物；自由原子或分子M作为第三体，通过原子分子间的相互作用参与复合反应中的能量分配或转移2。上述过程还常见于地球的“极光”中，因为这个反应中直接产生的是亚稳态O2分子，这些亚稳态O2分子可与其它分子碰撞而发光。2014年10月美国加州大学戴维斯分校化学系的伍灼耀教授研究组发现波段为101.5－107.2 nm真空紫外光光解CO2过程中可以直接产生电子基态O2分子3。这是对原有“氧气起源”机制的一个重要补充。

2015年，中国科技大学合肥微尺度物质科学国家实验室(筹)田善喜教授研究组利用自主研制的仪器完成了低能量电子贴附CO2分子解离的实验研究，通过探测产物C－负离子碎片的三维动量空间分布，确认了三体和两体解离动力学过程：e－+ CO2→CO2－→C－+2O/C－+O2。由于许多星球(特别是金星、火星)的外层大气中存在大量的CO2以及低能量电子，两体解离产生C－+O2反应对于“氧气起源”的贡献不可忽视。……