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翻譯：劉峰
校譯：費思敏
編排：劉斯媛
后臺：庫特莉亞芙卡 李子琦 徐⑨坤 胡永威
文章來源：
https:http://earthsky.org/earth/lightning-strikes-spark-life-on-earth-phosphorus
一項新的研究表明，早期地球持續了十多億年的雷擊，雷擊所釋放的活性磷元素可能激發了生命起源的火花，
（一張畫得不怎么樣的）早期地球雷擊想象圖
圖源：露西·恩特威斯勒/耶魯大學部
地球生命的起源是科學家所面臨的最復雜的難題之一，這不僅涉及識別創造一個可自我復制的有機體所必須的大量化學反應，而且還需要找到每個化學反應所需成分的現實來源。
研究所命起源的科學家長期面臨的一個特殊問題，就是難以捉摸的磷元素的來源。磷是構建細胞基本結構和功能的重要元素。例如，它是構成DNA（脫氧核糖核酸）和RNA（核糖核酸）分子雙螺旋結構的基礎，
雙鏈結構的DNA與單鏈結構的RNA
雖然該元素分布很廣泛，但在大約40億年前的早期地球上，幾乎所有的磷都被封印在難以溶解且不活躍的礦物中，這意味著磷雖然原則上存在，但無法制造出生命所需的化合物，
在這篇新論文中，我們認為雷擊會提供廣泛的磷元素來源，這意味著雷擊可能激發了地球上的生命，甚至可能幫助其他類地行星開啟生命起源的進程，
早期地球上磷可能來源于一種不尋常的礦石—隕磷鐵礦，在隕石中含有少量隕磷鐵礦。實驗表明，隕磷鐵礦能溶于水，并產生磷水溶液，可以反應并形成對生命至關重要的各種有機分子，例如核苷酸、DNA和RNA的基本成分，以及磷酸膽堿（構成細胞膜的脂質分子的前體）。
但除了隕石，隕磷鐵礦還有另一個可能的來源。在研究雷擊產生的玻璃結構時，我們在其內部發現了大量的這種不尋常的隕磷鐵礦。
如果雷擊產生了大量的隕磷鐵礦和其他活性磷礦物，那么閃電可能是生命所需的活性磷的另一個來源！
為了搞搞清楚，我們估計了從45億年前地球形成時到35億年前我們擁有最早的生命化石證據時這十億年間雷擊形成的磷的質量，
閃電熔巖樣本
圖源：本杰明·赫斯
我們的研究
為此，我們需要估算三個數值：每年形成的閃電熔巖的數量；早期地球上的巖石中的含磷量以及有多少磷經雷擊變成活性磷，
閃電擊中地面時會形成閃電熔巖，所以首先我們需要知道那時會有多少閃電，為了確定閃電的數量，我們查看了早期地球大氣中二氧化碳的估計值，以及地球上不同含量的二氧化碳對應的閃電量估計值，大氣中的二氧化碳可用于估計全球溫度，這是控制雷暴頻率的關鍵因素。
我們發現，在早期地球上，每年會有1億到10億次雷擊，每次雷擊都會形成一塊閃電熔巖，在地球歷史上的頭10億年里，總共會形成多達1百億億（10¹⁸）塊閃電熔巖，
對于第二個因素，我們知道早期地球很可能遍布類似于組成夏威夷火山島嶼的玄武巖。因此我們使用其中一些壽命超過35億年的巖石中的磷含量來確定當時的平均磷含量，
最后，我們使用自己的和其他已發表的閃電熔巖研究成果來估計通過雷擊會形成多少隕磷鐵礦或類似形式的活性磷。
結合所有這些因素，我們計算出雷擊每年可為有機反應提供超過10噸的磷元素，
根據我們對早期地球的了解，大約35億年前生命起源時，閃電提供的活性磷和隕石貢獻的幾乎一樣多。因此，雷擊以及隕石撞擊很可能為地球上生命的出現提供了必須的磷元素，
系外行星生命
我們的研究還特別提出了其他類地行星上生命起源所需磷元素的一個新來源，
與隕石撞擊相比，雷擊是一種更持續穩定的磷元素來源，因為，隨著太陽系中殘余物質與行星不斷撞擊，太陽系中大型隕石的豐度會隨時間而呈指數級下降，
因此，雖然隕石在行星的早期為生命提供了大量可用的磷，但它們的豐度卻迅速減少，然而，隨著時間的推移，雷擊卻相對穩定。
我們的工作有助于擴展太陽系內外其他行星上生命形成的條件。如果一顆行星有活躍、富含閃電的大氣層，那么生命所需的磷元素就隨處可得，
芝加哥大學部使用光譜分析閃電熔巖的切割樣本
圖源：耶魯大學部
一句話總結：一項最新研究表明，連續10億年的雷劈所釋放的活性磷可能激發了早期地球生命起源的火花。
該項成果的研究人員為：
– 本杰明·赫斯（Benjamin Hess），耶魯大學部地球與行星科學博士生
– 賈森·哈維（Jason Harvey），利茲大學部地球化學副教授
– 桑德拉·皮亞佐洛（ Sandra Piazolo），利茲大學部結構地質學和構造學教授
責任編輯：王延昕
牧夫新媒體編輯部
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火星上的古代冰崖 圖源：美國國家航空航天局
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