北京
在科幻作品里，生命的诞生有时会伴随着电闪雷鸣，比如《弗兰肯斯坦》里被闪电唤醒的科学怪人。有趣的是，科学界过去对生命起源的一种解释也离不开雷霆万钧的闪电。
然而，一项新的研究认为，一些微小的电火花就足以促成生命的诞生。
当你往空气中喷洒水雾，微小的水滴在飞溅的过程中就能产生微弱的电荷——被科学家称为“微闪电”。根据美国斯坦福大学的研究人员最新发现，这些“微闪电”可以促使原始地球大气中的无机物转化为有机物，甚至包括构成DNA和RNA的关键成分——尿嘧啶。
传统理论：闪电创造“生命的种子”
70年前，科学家斯坦利·米勒和哈罗德·尤里做了一个著名的实验。他们模拟早期地球环境，将甲烷、氨气、氢气和水混合，然后通入电流。
几天后，这些无机物竟神奇地变成了构成生命的有机分子，比如氨基酸。这个发现催生了“闪电创造生命”的为米勒-尤里假说：远古时期的闪电击中海洋，引发化学反应，为地球播下了生命的种子。
然而，这一假说一直存在争议。有科学家认为，早期地球的闪电非常罕见可能无法产生足够多的有机物，而且海洋中的化学物质过于分散，难以产生有效的反应。这就像试图用偶尔划过的火柴点燃整个森林，成功率极低。
水滴产生的微闪电
为此，斯坦福大学的科学家通过他们的实验，找到了更为合理的解释。那么他们进行了怎样的实验呢？
研究团队首先试验了被喷洒或溅起的水滴产生电荷的情况。他们观察到，较大的水滴通常带正电荷，而较小的水滴则带负电荷。
当两个带有相反电荷的水滴靠近时，就会产生微小的火花。这个过程类似于能量在云层中积聚，然后以闪电的形式释放，只不过规模要小得多。
虽然这些微型闪电很难被直接观察到，但研究人员使用高速摄像机捕捉到了它们的身影。微闪电体积虽小，但携带着足够多的能量。
之后，研究人员试验了将水喷洒到包含氮气、甲烷、二氧化碳和氨气的气体混合物中。这些气体被认为存在于早期的地球上，因此可以用来模拟原始地球大气。最终，实验产生了至关重要的有机分子：氢氰酸、尿嘧啶以及最简单的稳定氨基酸甘氨酸。
研究人员认为，实验结果表明，只需要水雾与空气摩擦产生的微小电荷，就能完成生命分子的合成，不需要壮观的闪电。
“微闪电”理论为什么更合理
相比传统闪电假说，斯坦福大学研究人员的“微闪电”理论有两大优势。
一是“微闪电”现象更为普遍。早期地球处处存在水雾——海浪拍打岩石、瀑布冲击水面，甚至雨滴撞击地面都会产生带电水雾。这些微型反应炉几乎可以全天候工作。
二是反应更高效：高速摄像机显示，微闪电能在局部区域集中释放能量，就像用激光笔聚焦光线点燃纸张，比广撒网的闪电更高效。
研究人员表示，微闪电实验能生成70年前米勒-尤里实验中的所有关键有机物，但过程更加温和可控。正如研究团队成员之一的扎雷教授所说：“这解决了传统假说的许多难题，让生命起源的故事变得更合理。”
水滴微闪电的研究或许会改写生命起源的剧本，但也提醒我们：自然界的奥秘往往藏在看似普通的现象中。下次当你看到喷泉的水雾在阳光下闪烁，不妨想象其中正上演着40亿年前的生命化学魔法。那些转瞬即逝的微光，或许正是生命诞生的最初火花。
参考信息：
[1]https://phys.org/news/2025-03-microlightning-droplets-life-earth.html
[2]https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adt8979
编译：文星
策划：刘颖 张超 李培元 杨柳
审核：中国科学院遗传发育所研究员 马润林
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