NASA的科學家說水中的電能點燃了地球生命的火花

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Digitally generated image of Strait of Juan de Fuca forming international boundary between the United States and Canada

雖然針對地球上生命的起源有著許多不同的理論,但是能量是最重要的,這點是毫無疑問的。美國宇航局(NASA)的科學家證明,水中的電力的刺激可能促成最早的生命形式誕生。

我們能夠肯定每一個生命都是由電流所驅動的。我們需要電流來產生所有細微的神經衝動和生理作用,即使是在思考時也有電流在神經突觸間來回傳導。但是這些電流是怎麼來的?生命又為什麼需要電流來驅動呢?

直至今日,還沒有人找到生命形成之謎的最後一塊拼圖,但我們已經越來越近真相了。在加州帕薩迪納(Pasadena, California)的噴氣推進實驗室(JPL)的科學家們說,他們剛剛證實了一個關於地球生命形成的重大理論,並且也得知了生命的形成需要多少電能:不到一伏特。

許多科學家一直認為深海熱泉就是問題的解答,那麼只要能在實驗室重建並模擬這種環境就能夠證明這一點了。深海熱泉的外型長得就像煙囪,並且從噴口不斷地釋出高溫。科學家們在實驗室條件下已經重建了深海熱泉,並測試從噴口湧出的化學物質是否會刺激分子、細菌、氨基酸等的形成。

水底噴泉實驗

下一步就是來看看這些熱泉噴口到底能不能產生電力呢?結果並沒有讓人失望!

有一個稱為“鹼性噴口假說”(alkaline vent hypothesis)的理論認為,要是沒有這些鹼性噴口的熱刺激,第一個生命可能就無法誕生。這些噴口具有筒狀結構,高度從數公分到數公尺的都有,通常是由多孔的礦物所組成的。

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在1989年發表的想法說,在噴口孔洞之間的薄膜帶有質子梯度與電位梯度。這種梯度被認為是模擬生命合成的關鍵過程,因為其產生的能量和有機化合物讓簡單的生物體能夠生長。

水底噴泉

“這些煙囪就像是在海底的電線,” JPL的Laurie Barge說,“我們正在嘗試了解地球原始生命所需的能量。”

這些發現非常有用。地球生命起源的這個議題充滿了許多陷阱和錯誤的假設。

JPL的Michael Russell解釋道,“生命體並不希望有大量的電能來害它觸電,它只需要適量的電來驅動生命進行”,這個假說便是他所提出的, “這個新的實驗證明了所謂適量的電能就是將近一伏特。”

Russell不僅在25年以前就提出了理論,他還在這些噴口在大西洋底被發現的十年前,就已經推論出它們的存在。

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為了證明這個理論,研究人員在含鐵液體中浸泡了四個化學花園(chemical gardens)。Russell、Barge以及在JPL實習的研究生Yeghegis ‘Lily’ Abedian證明了,這些就是點亮生命的電燈泡所需的原料。

Barge一邊回想當時的狀況一邊說,“我還記得當初Lily告訴我生命的燈泡點亮的那一刻。這非常震撼 “。

水底噴泉2

這次他們用硫化鐵和氫氧化鐵來做為煙囪的材料,這些材料都是可以導電的。但研究團隊希望在未來可以嘗試新的變化,因為他們想評估其它材料是否也能促成電流產生。

“有了正確的配方,也許一支煙囪就能點亮LED,或者,我們也可以使用這些電化學能量來促成其他化學反應,” Barge說,“我們也可以開始模擬深海熱泉噴口附近的高溫和高壓。”

這讓我們對未來的展望感到興奮,比如說我們可以從太陽系中最有趣的地方,像是早期的火星或是木衛二(Europa),取得可以組成海洋生命的原料來做實驗。我們以前只能透過慢慢挖掘木衛二的冰層來尋找答案,現在有了這個實驗將會有很大的進步。

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水燈泡

但是JPL的團隊解釋說,電流只是謎團中的其中一塊拼圖。這片拼圖和其他的研究 – 比如DNA是如何在自然中形成的 – 總有一天會被拼湊成一片完整的圖案,讓我們看見生命起源這幅作品壯觀的景象。
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來源: RT