Жизнь на Земле могла возникнуть не из одного драматического удара молнии, а из-за бесчисленных крошечных электрических разрядов, происходящих в каплях воды. Исследования показывают, что микромолнии, генерируемые разбивающимися волнами или водопадами, могли привести к образованию необходимых органических молекул. Ученые долго спорили о том, как зародилась жизнь, и выдвигали теории, предполагающие, что взаимодействие молнии с ранними атмосферными газами могло создать важные соединения. Однако новые данные свидетельствуют о том, что небольшие электрические заряды, производимые в брызгах воды, могли сыграть ключевую роль в этом процессе, предлагая альтернативное объяснение широко известной гипотезе Миллера-Юри.
Согласно исследованию, опубликованному в Science Advances, капли воды, подвергнутые воздействию смеси газов, которые, как полагают, присутствовали в ранней атмосфере Земли, привели к образованию органических молекул. Исследование, проведенное Ричардом Заре, профессором естественных наук имени Маргерит Блейк Уилбур в Стэнфордском университете, изучало, как брызги воды генерируют электрические заряды, способные образовывать связи углерода и азота, необходимые для жизни. Ученые-постдокторанты Ифань Мэн и Юй Ся вместе с аспирантом Цзиньхэном Сюй внесли свой вклад в исследование, которое бросает вызов идее о том, что удары молнии были необходимы для инициирования химических реакций, ведущих к возникновению жизни.
Исследовательская группа обнаружила, что капли воды разных размеров при рассеивании развивали противоположные электрические заряды. Более крупные капли обычно несли положительный заряд, а более мелкие — отрицательный. Когда эти противоположно заряженные капли сближались, наблюдались крошечные электрические искры, названные Заре «микромолниями». Эти разряды были запечатлены с помощью высокоскоростных камер, обнаруживающих вспышки энергии, достаточно мощные для запуска химических реакций.
Когда вода комнатной температуры распылялась в газовую смесь, содержащую азот, метан, углекислый газ и аммиак — соединения, которые, как полагают, были в изобилии на ранней Земле, — образовывались органические молекулы, такие как цианистый водород, глицин и урацил. Эти результаты показывают, что микромолнии из капель воды могли внести значительный вклад в формирование строительных блоков жизни, без необходимости в крупномасштабных ударах молний. Заре заявил в Tech Explore, что капли воды в постоянном движении — будь то удары о скалы или рассеивание в воздухе — могли неоднократно генерировать эти микроэлектрические разряды. Этот механизм, объяснил он, может решить проблемы, связанные с гипотезой Миллера-Юри, которую критиковали за ее зависимость от редких молний над обширными океанами.
Помимо своих последствий для происхождения жизни, исследование также согласуется с предыдущими исследованиями команды Заре по реактивности капель воды. Предыдущие исследования продемонстрировали, как разделенная вода может спонтанно генерировать перекись водорода и способствовать образованию аммиака. Он подчеркнул, что хотя вода часто воспринимается как химически пассивная, при разделении на крошечные капли она становится высокореактивной, способной вызывать значительные химические превращения.