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地球生命誕生可能源於閃電 10億年間的數十億次雷擊

地球生命的起源或許是持續時間最長的科學謎題之一:不同元素之間如何恰當的化學反應,進而激發形成地球上的生命?許多世紀以來,科學家一直在尋找這個問題的答案。

地球生命誕生可能源於閃電 10億年間的數十億次雷擊

在一項新研究中,耶魯大學的研究人員指出,地球在10億年的時間跨度裡能產生多達10^18次閃電,隨著時間的推移,這些閃電可能會促使磷元素的「釋放」,而磷化合物正是地球上生命起源不可或缺的生物分子。

耶魯大學地球與行星科學系研究生本傑明·赫斯在一份聲明中說:「這項工作有助於我們理解生命在地球上可能的形成過程,並可以推與其他類地行星,那裡的生命可能正以這樣的方式形成。」

地球生命誕生可能源於閃電 10億年間的數十億次雷擊

眾所周知,磷是地球生命的必要成分。甚至在宇宙中尋找外星生命時,科學家也會尋找磷存在的跡象。然而,數十億年前,磷元素被困在不溶性的礦物質中,難以被外界利用。多年來,這個問題一直困擾著科學家們,他們想知道磷是如何轉變成某種更容易利用的形式,進而推動了生命的產生。

研究人員認為,有助於在地球上創造生命的磷可能來自隕磷鐵鎳石(schreibersite),這是一種罕見的礦物質,但在隕石中很常見。當閃電擊中地面的泥土或沙時,可以令其瞬間融化,然後凝固形成天然的玻璃,即閃電熔岩(fulgurite,又稱雷擊石),其中就可能含有隕磷鐵鎳石。隕磷鐵鎳石可溶於水,這意味著在有水的情況下,這種礦物中的磷就可以被溶解出來,並很可能成為化學反應的一部分。

地球生命誕生可能源於閃電 10億年間的數十億次雷擊

一些研究人員認為隕磷鐵鎳石是通過隕石墜落到地球上的,但其他科學家發現,在地球生命誕生的35億至45億年前,並沒有足夠的隕石撞擊地球。在新研究中,赫斯等人提出,地球上的磷可能來自於雷擊所產生的隕磷鐵鎳石。他們認為,這種可能性比磷元素來自隕石的可能性更高,因為與隕石撞擊相比,地球每年的雷擊次數相對穩定。「這就使閃電成為研究生命起源的重要途徑,」赫斯說。

研究團隊還利用計算機建模估計了在生命誕生之初的關鍵時期裡,地球發生了多少次閃電。他們發現,地球每年可能會發生10億到50億次這樣的閃電,而其中會有1億到10億次擊中地面。相比之下,目前地球每年大約發生5.6億次閃電。

地球生命誕生可能源於閃電 10億年間的數十億次雷擊

根據這項研究的估計,地球在10億年內的閃電次數可以多達10^17至10^18次。研究人員認為,在如此多的閃電之下,經過這10億年,閃電擊中地面所形成的隕磷鐵鎳石在有水的情況下,可能就會釋放出能夠參與化學反應的磷。換言之,正是這段時期的閃電產生了足夠多的磷元素,解釋了地球生命起源時磷的存在。

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