地球生命的起源是自然科学领域的重大前沿性问题之一。研究者们通常认为地球生命起源于冥古宙晚期至太古宙早期,即大碰撞事件之后。原始地球环境中有机物的来源和稳定积累是生命起源的热点和关键问题,这是由于生命起源需要稳定且充足的有机物来源以进行化学进化。早期地球存在着还原性大气,其中的还原性气体分子在大气-海洋界面可能广泛地发生非生物合成反应,但相关研究较少。此外,当时较为频繁的撞击事件可以导致地表发生广泛的热液活动,影响生命起源相关分子的合成和稳定性,但对其净效应还存在争议。基于此,本论文开展了以下两方面工作:1)地球生命出现的第一步是生命相关有机物的产生及其在早期海洋等环境中的积累。但是有机物的积累面临诸多挑战:一方面,早期陆地出露面积较小,海洋面积相对较大,导致有机物无法达到很高的浓度;另一方面,有机物在早期复杂环境中的稳定性还存在较多未知。因此,地球生命的起源迫切需要一种广泛存在且规模巨大的有机物来源过程。早期大气中存在较高浓度的还原性气体分子,如氢气和一氧化碳等。其中,一氧化碳具有较高的反应活性和被还原生成小分子有机物的能力。这些还原性气体分子可能在大气-海洋界面发生非生物合成反应,但相关研究较少。基于此,本部分研究根据距今35～45亿年前的大气和海洋的成分,设计热力学和动力学模型,模拟以CO-CO2-H2-H2O等早期大气主要无机成分为底物生成小分子有机物的反应亲和势及动力学过程,并探究了不同环境条件（温度、地表水体pH值）的影响。模拟计算结果表明,小分子有机物（如甲酸和甲醇）的合成在大气-海洋界面具有较高的反应亲和势。一氧化碳水化生成甲酸的动力学模型计算表明,早期海洋中甲酸的产率可达4.30×109mol/yr。此外,相对较低的环境温度（低于40℃）将有利于有机物的合成和在海洋中的积累。对于有机酸（如甲酸）,高pH值（中性或碱性）有利于其的化学合成和富集。当前结果可能为地球早期生命起源假说提供一种广泛存在且规模可观的有机物来源途径,并为判断有机物的稳定性提供一定的依据。2)早期地球经历了极为频繁的撞击事件,极大地影响了地表环境的宜居性。这些频繁的撞击事件除了能够直接输送星际物质本身含有的有机分子（如羧酸、氨基酸、核碱等）进入地球外;含有大量还原性物质的撞击体还会引发强烈的水岩相互作用生成富含还原性气体的大气,并提供可能有利于这些还原性气体形成生命组成部分所需要的大量能量和矿物催化剂,为生命起源提供原料。不仅如此,撞击导致的高温高压条件将有利于克服有机合成反应的动力学阻碍。但目前较多研究者认为高温环境不利于有机物的热力学稳定性。因此,撞击引发的还原但高温的地表环境对有机物的合成及稳定性的整体影响仍未有定论。为解决这一争议,本部分研究根据前人重建的撞击后地表环境特征（包括温度、热液pH、气体成分及分压等）,构建热力学模型模拟以CO-CO2-CH4-H2-NH3-H2O等撞击事件之后大气主要无机成分为底物合成氢氰酸及小分子有机物的反应亲和势。计算结果表明,在较大的温度区间内（100～330℃）甲酸可以自发合成。随着地表环境的逐渐冷却（低于180℃）,开始发生甲醇、小分子有机酸和氨基酸的合成反应。在模拟计算的温度范围内,氢氰酸、甲醛、单糖、核碱基等遗传物质相关生物分子在热力学上均不能稳定存在。本部分结果还表明,环境温度的降低有利于以碳氧化物为碳源的合成反应,而升高环境温度则有利于以甲烷为碳源的反应。本部分的研究结果指示撞击引发的热液活动可能是原始地球上大多数生命组成部分的净汇。然而,在相对较低的温度和较高的pH值下,部分有机物的非生物合成可能是有利的。因此,高频率的撞击事件通常会威胁原始生命的起源或生存,但在此类事件发生的初期可能会为生命产生提供机会。