微小闪电由水滴产生，可能曾点燃地球生命

艺术和文学作品常常描绘生命诞生的宏大、戏剧性的时刻——通常涉及电。

玛丽·雪莱的《弗兰肯斯坦》中的生命被电击唤醒。米开朗琪罗笔下的上帝（在忙碌了六天之后）似乎将一道无形但可感知的火花射向亚当伸出的手指，让他在西斯廷教堂的天花板上苏醒过来。

地球生命诞生的一个科学理论也与之相似。

闪电与生命诞生

该理论认为，一道闪电击中了海洋，引发了化学链式反应，将无机化合物转化为有机化合物。这种情景被称为“米勒-尤里假说”，源于一项 1952 年的实验，该实验表明，水和无机分子的混合物在施加电流后可以产生有机分子。

现在，根据《Science Advances》上的一篇论文，一项新实验表明，生命可能通过小得多、不那么戏剧化的电化学相互作用形成的。

斯坦福大学的研究人员将水喷洒到被认为存在于早期地球大气中的气体混合物中。这种喷雾本身就会产生微小的电荷。然后，这些微小的电压——研究人员称之为“微闪电”——会促使无机分子转化为有机分子，包括尿嘧啶。这种分子具有碳氮键，是 DNA 和 RNA 的关键组成部分。

“带相反电荷的水微滴之间的微放电，产生了米勒-尤里实验中之前观察到的所有有机分子，我们提出这是一种构成生命基石的新型早期合成机制，”该论文的作者之一、斯坦福大学化学教授Richard Zare在新闻稿中表示。

科学家们认为，地球在存在的前几十亿年里，“化学试剂”中充满了各种化学物质。然而，理论认为，混合物中几乎没有有机化合物——尤其是那些具有至关重要的碳氮键的化合物。

米勒-尤里实验提供了一种可能的解释，说明像甲烷、氨和氢这样的气体如何通过闪电产生这些有机分子。然而，该理论的批评者认为，闪电频率太低，海洋中的化学物质也太过分散，因此这并非一个可行的情景。

Zare 和他的团队首先进行了关于水滴在被喷雾或飞溅分裂时如何产生电荷的实验。他们观察到，较大的液滴通常带有正电荷，而较小的液滴则带有负电荷。有时，当两个带相反电荷的液滴靠近时，会产生火花。这个过程类似于能量如何在云中积聚，然后以闪电的形式释放。

由于这些微小的闪电很难看到，研究人员使用高速摄像机捕捉了它们。尽管体积很小，微闪电仍然携带相当大的能量。

接下来，研究人员将室温水喷入一种包含氮气、甲烷、二氧化碳和氨气的气体混合物中，这些气体都被认为存在于早期地球。这种相互作用产生了具有碳氮键的有机分子。

除了在化学上可行之外，研究人员认为这种生命起源的情景在统计学上更有可能。

Zare 说：“早期地球上到处都有水喷雾——进入裂缝或撞击岩石，它们可以积聚并产生这种化学反应。我认为这克服了人们对米勒-尤里假说提出的许多问题。”

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