新研究：海浪拍岸的微小電火花，可能是地球生命起源的火種

在科幻作品里，生命的誕生有時會伴隨著電閃雷鳴，比如《弗蘭肯斯坦》里被閃電喚醒的科學怪人。有趣的是，科學界過去對生命起源的一種解釋也離不開雷霆萬鈞的閃電。

然而，一項新的研究認為，一些微小的電火花就足以促成生命的誕生。

當你往空氣中噴灑水霧，微小的水滴在飛濺的過程中就能產(chǎn)生微弱的電荷——被科學家稱為“微閃電”。根據(jù)美國斯坦福大學的研究人員最新發(fā)現(xiàn)，這些“微閃電”可以促使原始地球大氣中的無機物轉化為有機物，甚至包括構成DNA和RNA的關鍵成分——尿嘧啶。

米勒-尤里實驗示意圖 圖片來源：維基百科

傳統(tǒng)理論：閃電創(chuàng)造“生命的種子”

70年前，科學家斯坦利·米勒和哈羅德·尤里做了一個著名的實驗。他們模擬早期地球環(huán)境，將甲烷、氨氣、氫氣和水混合，然后通入電流。

幾天后，這些無機物竟神奇地變成了構成生命的有機分子，比如氨基酸。這個發(fā)現(xiàn)催生了“閃電創(chuàng)造生命”的為米勒-尤里假說：遠古時期的閃電擊中海洋，引發(fā)化學反應，為地球播下了生命的種子。

然而，這一假說一直存在爭議。有科學家認為，早期地球的閃電非常罕見可能無法產(chǎn)生足夠多的有機物，而且海洋中的化學物質(zhì)過于分散，難以產(chǎn)生有效的反應。這就像試圖用偶爾劃過的火柴點燃整個森林，成功率極低。

水滴產(chǎn)生的微閃電

為此，斯坦福大學的科學家通過他們的實驗，找到了更為合理的解釋。那么他們進行了怎樣的實驗呢？

研究團隊首先試驗了被噴灑或濺起的水滴產(chǎn)生電荷的情況。他們觀察到，較大的水滴通常帶正電荷，而較小的水滴則帶負電荷。

當兩個帶有相反電荷的水滴靠近時，就會產(chǎn)生微小的火花。這個過程類似于能量在云層中積聚，然后以閃電的形式釋放，只不過規(guī)模要小得多。

雖然這些微型閃電很難被直接觀察到，但研究人員使用高速攝像機捕捉到了它們的身影。微閃電體積雖小，但攜帶著足夠多的能量。

研究人員將水噴灑到模擬原始地球大氣的實驗示意圖

之后，研究人員試驗了將水噴灑到包含氮氣、甲烷、二氧化碳和氨氣的氣體混合物中。這些氣體被認為存在于早期的地球上，因此可以用來模擬原始地球大氣。最終，實驗產(chǎn)生了至關重要的有機分子：氫氰酸、尿嘧啶以及最簡單的穩(wěn)定氨基酸甘氨酸。

研究人員認為，實驗結果表明，只需要水霧與空氣摩擦產(chǎn)生的微小電荷，就能完成生命分子的合成，不需要壯觀的閃電。

“微閃電”理論為什么更合理

相比傳統(tǒng)閃電假說，斯坦福大學研究人員的“微閃電”理論有兩大優(yōu)勢。

一是“微閃電”現(xiàn)象更為普遍。早期地球處處存在水霧——海浪拍打巖石、瀑布沖擊水面，甚至雨滴撞擊地面都會產(chǎn)生帶電水霧。這些微型反應爐幾乎可以全天候工作。

二是反應更高效：高速攝像機顯示，微閃電能在局部區(qū)域集中釋放能量，就像用激光筆聚焦光線點燃紙張，比廣撒網(wǎng)的閃電更高效。

研究人員表示，微閃電實驗能生成70年前米勒-尤里實驗中的所有關鍵有機物，但過程更加溫和可控。正如研究團隊成員之一的扎雷教授所說：“這解決了傳統(tǒng)假說的許多難題，讓生命起源的故事變得更合理?！?/p>

水滴微閃電的研究或許會改寫生命起源的劇本，但也提醒我們：自然界的奧秘往往藏在看似普通的現(xiàn)象中。下次當你看到噴泉的水霧在陽光下閃爍，不妨想象其中正上演著40億年前的生命化學魔法。那些轉瞬即逝的微光，或許正是生命誕生的最初火花。

參考信息：

[1]https://phys.org/news/2025-03-microlightning-droplets-life-earth.html

[2]https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adt8979

編譯：文星

策劃：劉穎 張超 李培元 楊柳

審核：中國科學院遺傳發(fā)育所研究員 馬潤林

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