纳米离子探针分析技术在地质微生物学和生物沉积学研究中的应用与展望

摘要

纳米离子探针（NanoSIMS）技术具有高空间分辨率和高化学灵敏度的特点，是目前国际上最先进的原位微区分析手段之一.它能在纳米尺度上进行元素和同位素分布的原位分析，为揭示微生物与环境的相互作用提供了革命性技术；因此在地质微生物学和生物沉积学研究中展现出重要应用潜力甚至在某些方向的研究中不可或缺.本文在介绍NanoSIMS的工作原理基础上，综述了NanoSIMS技术在地质微生物学领域最前沿的重要应用，重点解剖其在现代微生物群落功能研究、深时碳酸盐矿物沉淀、生物地球化学循环、地球早期生命信号的识别以及地外生命探索等方面的应用实例.总之，NanoSIMS技术的发展与应用推动了地质微生物学研究迈向更高空间分辨率的微观世界，为探索地球生命起源和地外星球宜居性提供了前所未有的机遇.同时，本文论述了NanoSIMS在样品制备、信噪比、定量分析等方面的挑战，并展望了该技术优化方向，如技术升级、多技术联用和算法改进等，希望为多学科原位微区分析提供重要技术支撑，并进一步推动地质微生物学和生物沉积学及相关交叉学科的发展.

关键词

地质微生物 / 纳米离子探针 / 早期生命演化 / 天体生物学 / 微生物矿化 / 地球化学循环 / 现代微生物 / 沉积学