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水滴中的“微閃電”可能引發了地球上的生命

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水滴中的“微閃電”可能引發了地球上的生命


在早期的地球上，海浪和瀑布的噴水很可能很常見 。一項新的研究表明，這些細小的液滴可能會產生放電或“微發光” ， 從而產生生命所需的有機化合物 。來源：iStock/desifoto
據斯坦福大學：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 。
斯坦福大學的一項新研究表明，噴入被認為存在于地球早期大氣中的氣體混合物中的水可以導致形成具有碳氮鍵的有機分子，包括DNA和RNA的成分之一尿嘧啶 。
這項發表在《科學進展》雜志上的研究為備受爭議的米勒-尤里假說提供了證據和新的角度，該假說認為地球上的生命始于雷擊 。該理論基于1952年的一項實驗，該實驗表明，當對水和無機氣體的混合物施加電時，可以形成有機化合物 。
在目前的研究中 ， 研究人員發現，產生小電荷的噴水可以自行完成這項工作 ， 不需要額外的電力 。
“帶相反電荷的水微滴之間的微放電產生了之前在米勒-尤里實驗中觀察到的所有有機分子，我們提出這是構成生命基石的分子的益生元合成的一種新機制，”資深作者、斯坦福大學人文科學學院Marguerite Blake-Welbur自然科學教授和化學教授Richard Zare說 。
Microlightning的力量和潛力
在地球形成后的幾十億年里 ， 人們認為地球上有一系列化學物質，但幾乎沒有碳氮鍵的有機分子，而碳氮鍵對蛋白質、酶、核酸、葉綠素和其他構成當今生物的化合物至關重要 。
這些生物成分是如何產生的長期以來一直困擾著科學家，米勒-尤里實驗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 ， 可以產生這些有機分子 。
該理論的批評者指出，閃電太罕見，海洋太大太分散，這不是一個現實的原因 。
Zare與博士后學者孟逸凡和于霞以及研究生徐金恒一起提出了這項研究的另一種可能性 。該團隊首先研究了水滴在被噴霧或飛濺物分開時如何產生不同的電荷 。
他們發現，較大的液滴通常帶有正電荷 ， 而較小的液滴則帶有負電荷 。當帶相反電荷的液滴相互靠近時，它們之間會產生火花 。Zare稱之為“微閃電”，因為這一過程與云中閃電的能量積累和釋放方式有關 。研究人員使用高速相機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，但它們仍然攜帶著大量的能量 。研究人員通過將室溫水噴霧到含有氮氣、甲烷、二氧化碳和氨氣的氣體混合物中來證明這種能量，這些氣體都被認為存在于早期地球上 。
這導致了具有碳氮鍵的有機分子的形成，包括氰化氫、氨基酸甘氨酸和尿嘧啶 。
研究人員認為，這些發現表明，這不一定是雷擊，而是沖擊波或瀑布產生的微小火花在這個星球上引發了生命 。
Zare說：“在早期的地球上 ， 到處都是水噴霧——進入裂縫或對著巖石，它們會積聚并產生這種化學反應 ?！??！拔艺J為這克服了人們對米勒-尤里假說的許多問題 ?！?br>Zare的研究團隊專注于研究少量水的潛在力量，包括水蒸氣如何幫助產生肥料中的關鍵成分氨，以及水滴如何自發產生過氧化氫 。
他說：“我們通常認為水是無害的 ， 但當它以小水滴的形式分裂時，水的反應性很強 。” 。