水滴中的生命火花：生命起源的新發現

你是否曾想過，生命的起源可能並非來自於戲劇性的閃電擊中海洋，而是來自於無數水滴碰撞所產生的微小電火花？最新研究顯示，當水霧和噴霧相互碰撞時，它們會產生微小的閃電，這些微閃電能夠形成生命所需的有機分子。這一發現挑戰了傳統理論，並暗示生命可能起源於瀑布或海浪這樣簡單的地方。

史丹佛大學的最新研究指出，當水噴灑到類似地球早期大氣的氣體混合物中時，能夠產生含有碳氮鍵的有機分子。這些分子包括尿嘧啶，這是DNA和RNA的基本組成部分。這項研究於3月14日發表在《科學進展》期刊上，為長期爭議的米勒-尤里假說提供了新的支援。該假說認為，生命起源於閃電的觸發。

然而，最新研究顯示，外部電能並非必要條件。研究人員發現，水滴自然會產生微小的電荷，從而形成相同的有機分子，而無需外部能源。研究資深作者、史丹佛大學自然科學教授理查德·扎爾表示：「帶相反電荷的微水滴之間的微電放電，能夠產生所有在米勒-尤里實驗中觀察到的有機分子。我們認為這是生命前分子合成的新機制。」

在地球形成後的數十億年間，地球上的化學物質雖然豐富，但幾乎沒有含有碳氮鍵的有機分子，而這些分子正是構成蛋白質、酶、核酸、葉綠素等生命組成部分的關鍵。這些生物成分如何形成，一直是科學界的謎團。米勒-尤里實驗提供了一種可能的解釋：閃電擊中海洋並與甲烷、氨和氫等早期行星氣體相互作用，可能創造了這些有機分子。然而，批評者指出，閃電過於稀少，海洋過於廣闊，這使得這一理論難以成立。

扎爾與博士後研究員孟一帆、夏宇以及研究生徐金恆提出了另一種可能性。他們首先研究了水滴在噴灑或飛濺時如何產生不同的電荷，發現較大的水滴通常帶正電，而較小的水滴則帶負電。當帶相反電荷的水滴靠近時，電火花會在它們之間跳躍。扎爾稱之為「微閃電」，因為這一過程與雲層中能量積累和釋放形成閃電的方式相似。研究人員使用高速攝影機記錄了這些肉眼難以察覺的閃光。

儘管這些微閃電難以察覺，但它們仍然攜帶大量能量。研究人員透過將室溫水噴灑到含有氮氣、甲烷、二氧化碳和氨氣的氣體混合物中，證明瞭這一點。這些氣體被認為存在於早期地球。實驗結果顯示，形成了含有碳氮鍵的有機分子，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，啟動地球生命的可能並非閃電，而是海浪或瀑布碰撞產生的微小電火花。扎爾表示：「在早期地球上，水噴灑到處都是——進入縫隙或撞擊岩石，它們可以積累並引發這種化學反應。我認為這解決了許多人對米勒-尤里假說的質疑。」

扎爾的研究團隊專注於探索微小水滴的潛在力量，包括水蒸氣如何幫助產生氨（肥料的重要成分），以及水滴如何自發產生過氧化氫。他說道：「我們通常認為水是無害的，但當它以小水滴的形式存在時，水具有高度反應性。」

這項研究得到了美國空軍科學研究辦公室和中國國家自然科學基金會的支援。扎爾同時也是史丹佛Bio-X、心血管研究所、史丹佛癌症研究所和吳蔡神經科學研究所的成員，並隸屬於史丹佛伍茲環境研究所。