天打雷劈:地球生命孕育自閃電雷擊?

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生命如何在地球出現,科學界一直未有確切答案。美國耶魯與英國列斯大學最新研究則發現,早期地球長年雷電交加,10 億年間持續與地面礦物質產生化學作用,或因此創造出生命的種子。

負責研究的耶魯大學地球與行星科學系研究生 Benjamin Hess 受訪時指出,磷(phosphorus)是生命關鍵元素之一,可構成基本細胞結構和細胞膜,甚至是 DNA 和 RNA 的磷酸骨架。這種常見的化學物質,在地球誕生初期卻相當罕有,大部分都蘊藏在礦物之中,既不可溶於水,又起不了化學反應,無法自然演化為生物分子。日前發表於科學期刊 Nature Communications 的新研究卻發現,雷擊很可能是「解鎖」磷元素的關鍵,使其轉化為孕育生命的重要化合物。

過去科學界簡單以為,隕石為地球提供生命所須元素,其中蘊藏可溶性磷 Schreibersite,意味著只要有大量隕石隕落,便可為地球提供足夠孕育生命的磷。但據目前科學計算,地球生命誕生於 35 億至 45 億年前,當時墜落地球的隕石較少,令隕石理論站不住腳。

研究團隊化驗的伊利諾伊州出土「閃電熔岩」。 圖片來源:Benjamin Hess

研究團隊於是把目光轉至天然礦物「閃電熔岩」(Fulgurite)。閃電熔岩乃雷擊地面後形成,為遠古雷電的化石遺跡,可把石頭表面的磷,轉化為可溶性磷 Schreibersite。

地球每年平均有 5.6 億次閃電,但這只不過是現今數據。研究人員利用電腦模型推斷,早期的地球每年多達 10 億至 50 億次閃電,當中 1 億至 10 億次雷擊落到地面。若以 10 億年計,擊中地面次數累積有十京(1017)至百京(1018)次,足以把大地蘊藏的磷轉化為生命之源。

早期地球之所以經常行雷閃電,乃由於二氧化碳水平高企。Hess 解釋,45 億年前的地球曾經被火星大小的物體撞擊,不但分裂出月球,還為地球釋放出大量氣體,二氧化碳正是其中之一,它們被困在大氣層之內,導致地球閃電不斷。

相對隕石撞擊,地球的閃電雷擊次數則持續而穩定,使得雷擊理論更具說服力。由於雷擊現象在熱帶地區較常見,因此相信可孕育生命的磷元素,起初主要集中在熱帶地區的陸上。

亞利桑那州立大學天體生物學家 Hilairy Hartnett 指出,由病毒到最大型動物,地球所有生物都需要磷。今次研究為科學界帶來重大突破,「證明不只一種途徑產生磷,以供行星孕育出生命的要素。」