水滴中的“微閃電”可能引發(fā)了地球上的生命 _地球

在早期的地球上，海浪和瀑布的噴水很可能很常見。一項(xiàng)新的研究表明，這些細(xì)小的液滴可能會產(chǎn)生放電或“微發(fā)光” ，從而產(chǎn)生生命所需的有機(jī)化合物。來源：iStock/desifoto
據(jù)斯坦福大學(xué)：生命可能不是從一場戲劇性的閃電襲擊海洋開始的，而是從瀑布或破碎的波浪中水滴之間的許多較小的“微閃電”交換開始的。
斯坦福大學(xué)的一項(xiàng)新研究表明，噴入被認(rèn)為存在于地球早期大氣中的氣體混合物中的水可以導(dǎo)致形成具有碳氮鍵的有機(jī)分子，包括DNA和RNA的成分之一尿嘧啶。
這項(xiàng)發(fā)表在《科學(xué)進(jìn)展》雜志上的研究為備受爭議的米勒-尤里假說提供了證據(jù)和新的角度，該假說認(rèn)為地球上的生命始于雷擊。該理論基于1952年的一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，該實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)對水和無機(jī)氣體的混合物施加電時，可以形成有機(jī)化合物。
在目前的研究中，研究人員發(fā)現(xiàn)，產(chǎn)生小電荷的噴水可以自行完成這項(xiàng)工作，不需要額外的電力。
“帶相反電荷的水微滴之間的微放電產(chǎn)生了之前在米勒-尤里實(shí)驗(yàn)中觀察到的所有有機(jī)分子，我們提出這是構(gòu)成生命基石的分子的益生元合成的一種新機(jī)制，”資深作者、斯坦福大學(xué)人文科學(xué)學(xué)院Marguerite Blake-Welbur自然科學(xué)教授和化學(xué)教授Richard Zare說。
Microlightning的力量和潛力
在地球形成后的幾十億年里，人們認(rèn)為地球上有一系列化學(xué)物質(zhì)，但幾乎沒有碳氮鍵的有機(jī)分子，而碳氮鍵對蛋白質(zhì)、酶、核酸、葉綠素和其他構(gòu)成當(dāng)今生物的化合物至關(guān)重要。
這些生物成分是如何產(chǎn)生的長期以來一直困擾著科學(xué)家，米勒-尤里實(shí)驗(yàn)提供了一種可能的解釋：閃電擊中海洋并與甲烷、氨和氫氣等早期行星氣體相互作用，可以產(chǎn)生這些有機(jī)分子。
該理論的批評者指出，閃電太罕見，海洋太大太分散，這不是一個現(xiàn)實(shí)的原因。
Zare與博士后學(xué)者孟逸凡和于霞以及研究生徐金恒一起提出了這項(xiàng)研究的另一種可能性。該團(tuán)隊(duì)首先研究了水滴在被噴霧或飛濺物分開時如何產(chǎn)生不同的電荷。
他們發(fā)現(xiàn)，較大的液滴通常帶有正電荷，而較小的液滴則帶有負(fù)電荷。當(dāng)帶相反電荷的液滴相互靠近時，它們之間會產(chǎn)生火花。Zare稱之為“微閃電”，因?yàn)檫@一過程與云中閃電的能量積累和釋放方式有關(guān) 。研究人員使用高速相機(jī)記錄了人眼難以察覺的閃光。
盡管微閃光的微小閃光可能很難看到，但它們?nèi)匀粩y帶著大量的能量。研究人員通過將室溫水噴霧到含有氮?dú)狻⒓淄椤⒍趸己桶睔獾臍怏w混合物中來證明這種能量，這些氣體都被認(rèn)為存在于早期地球上。
這導(dǎo)致了具有碳氮鍵的有機(jī)分子的形成，包括氰化氫、氨基酸甘氨酸和尿嘧啶。
研究人員認(rèn)為，這些發(fā)現(xiàn)表明，這不一定是雷擊，而是沖擊波或瀑布產(chǎn)生的微小火花在這個星球上引發(fā)了生命。
Zare說：“在早期的地球上，到處都是水噴霧——進(jìn)入裂縫或?qū)χ鴰r石，它們會積聚并產(chǎn)生這種化學(xué)反應(yīng) 。” 。“我認(rèn)為這克服了人們對米勒-尤里假說的許多問題。”
Zare的研究團(tuán)隊(duì)專注于研究少量水的潛在力量，包括水蒸氣如何幫助產(chǎn)生肥料中的關(guān)鍵成分氨，以及水滴如何自發(fā)產(chǎn)生過氧化氫。
他說：“我們通常認(rèn)為水是無害的，但當(dāng)它以小水滴的形式分裂時，水的反應(yīng)性很強(qiáng) 。” 。