世界不思議

閃電或為地球生命誕生鋪平道路


根據周二發表在英國《自然·通訊》上的一項新研究,在地球早期歷史上的10億年里劃破天空的大量閃電,可能幫助釋放了重要的磷化合物。這為地球上生命的誕生鋪平了道路。

研究報告的第一作者、耶魯大學地球與行星科學系研究生班傑明·赫斯說:「在我們的研究中,我們首次證明,閃電很可能是生命形成時期(約45億至35億年前)地球上活性磷的一個重要來源。」

天空中的一道閃電是如何讓地球上的生命誕生的呢?這都與磷有關——或者更確切地說,與磷原子和其他生命要素結合後所能生成的有機物有關。

在大約40億年前,儘管大氣中可能有充足的水和二氧化碳——這些對生命的基本分子而言也是至關重要的,但地球上的大部分天然磷還被束縛在無法溶解的岩石中,無法與其他元素結合形成有機磷酸鹽。那麼,地球後來是如何獲得這些關鍵化合物的呢?

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一種理論認為,早期地球是從攜帶一種名為磷鐵石的礦物質的隕石中獲取磷的。根據最新研究,如果大量的磷鐵石隕石在數百萬或數十億年的時間裡撞擊地球,那麼就會有足夠多的磷被釋放到集中區域,為生命的誕生創造適當條件。

不過,赫斯說,約45億至35億年前,在地球上出現生命時,隕石撞擊地球的頻率「急劇」下降。這一事實使星際磷理論複雜化。

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但赫斯說,還有另一種製造磷鐵石的方法——就在地球上製造。我們需要的只是一些土地、一片雲和大量閃電。閃電可以使物體表面溫度升至近2760攝氏度,從而形成以前不存在的新礦物質。在這項新研究中,赫斯及其同事們研究了一塊被閃電炸過的岩石。研究小組發現,岩石內部形成了較小的磷鐵石球,此外還有大量玻璃狀礦物質。

掌握了閃電可以製造富含磷的磷鐵石的初步證據,研究小組接下來必須計算出,落在早期地球上的閃電是否多到足以讓大量磷元素被釋放到環境中。

據研究小組計算,40億年前,每年大概會有10億至50億道閃電。研究小組估計,在這些閃電中,每年有1億至10億道擊中陸地(其餘的則在海洋上方放電)。

赫斯說,在10億年間,可能有多達100億億道閃電擊中了我們這個年輕星球的陸地,每道閃電都讓一點點可用的磷被釋放出來。研究小組估計,在45億至35億年前,每年單是閃電就能使地球獲得110至1.1萬千克的磷。

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