Neue Forschung: Winzige elektrische Funken von Wellen, die an die Küste treffen, könnten der Auslöser für die Entstehung des Lebens auf der Erde sein

In Science-Fiction-Werken wird die Geburt des Lebens manchmal von Blitz und Donner begleitet, wie beispielsweise beim Monster Frankenstein, das in „Frankenstein“ durch einen Blitz geweckt wurde. Interessanterweise geht es bei einer der Erklärungen der wissenschaftlichen Gemeinschaft für die Entstehung des Lebens in der Vergangenheit auch um donnernde Blitze.

Eine neue Studie legt jedoch nahe, dass ein winziger elektrischer Funke ausreichen könnte, um Leben entstehen zu lassen.

Wenn Sie Wassernebel in die Luft sprühen, können die winzigen Wassertröpfchen beim Spritzen schwache elektrische Ladungen erzeugen – was Wissenschaftler als „ Mikroblitze “ bezeichnen. Nach neuesten Erkenntnissen von Forschern der Stanford University in den USA können diese „Mikroblitze“ dazu führen, dass anorganische Materie in der Atmosphäre der Urerde in organische Materie umgewandelt wird, darunter sogar Uracil, ein wichtiger Bestandteil von DNA und RNA.

Schematische Darstellung des Miller-Urey-Experiments. Bildquelle: Wikipedia

Traditionelle Theorie: Blitze schaffen die „Samen des Lebens“

Vor 70 Jahren führten die Wissenschaftler Stanley Miller und Harold Urey ein berühmtes Experiment durch. Sie simulierten die Bedingungen auf der frühen Erde, indem sie Methan, Ammoniak, Wasserstoff und Wasser mischten und dann einen elektrischen Strom hindurchleiteten.

Einige Tage später verwandelten sich diese anorganischen Substanzen auf wundersame Weise in organische Moleküle, die Leben ausmachen, beispielsweise Aminosäuren. Diese Entdeckung führte zur Miller-Urey-Hypothese, dass „Blitze Leben schufen“: In der Urzeit schlug ein Blitz in den Ozean ein und löste chemische Reaktionen aus, die den Keim des Lebens auf der Erde legten.

Diese Hypothese war jedoch umstritten. Einige Wissenschaftler sind der Ansicht, dass Blitze auf der frühen Erde zu selten waren, um genügend organische Materie zu produzieren, und dass die Chemikalien im Ozean zu weit verstreut waren, um eine wirksame Reaktion hervorzurufen. Es ist, als würde man versuchen, mit einem einzigen Streichholz einen Wald in Brand zu setzen. Die Erfolgsaussichten sind gering.

Mikroblitze durch Wassertropfen

Zu diesem Zweck haben Wissenschaftler der Stanford University durch ihre Experimente eine plausiblere Erklärung gefunden. Also, was für ein Experiment haben sie durchgeführt?

Das Forschungsteam experimentierte zunächst mit der Erzeugung einer elektrischen Ladung in versprühten oder verspritzten Wassertropfen. Sie beobachteten, dass größere Wassertropfen im Allgemeinen eine positive Ladung haben, während kleinere Tropfen eine negative Ladung haben.

Wenn sich zwei entgegengesetzt geladene Wassertropfen nähern, entstehen winzige Funken. Der Vorgang ähnelt der Energieansammlung in Wolken, die dann als Blitz freigesetzt wird, allerdings in einem viel kleineren Maßstab.

Obwohl diese Mikroblitze schwer direkt zu beobachten sind, haben Forscher sie mit Hochgeschwindigkeitskameras aufgezeichnet. Obwohl Mikroblitze klein sind, transportieren sie genügend Energie.

Schematische Darstellung des Experiments, bei dem Forscher Wasser in eine simulierte Atmosphäre der primitiven Erde sprühten.

Anschließend experimentierten die Forscher mit dem Einsprühen von Wasser in ein Gasgemisch aus Stickstoff, Methan, Kohlendioxid und Ammoniak. Man geht davon aus, dass diese Gase auf der frühen Erde existierten und daher zur Simulation der Atmosphäre der primitiven Erde verwendet werden können. Letztendlich führten die Experimente zu wichtigen organischen Molekülen: Blausäure, Uracil und die einfachste stabile Aminosäure, Glycin.

Die Forscher sind davon überzeugt, dass die experimentellen Ergebnisse zeigen, dass die Synthese von Lebensmolekülen allein durch die winzigen elektrischen Ladungen, die durch die Reibung zwischen Wassernebel und Luft entstehen, abgeschlossen werden kann, ohne dass spektakuläre Blitze nötig wären.

Warum die Theorie der „Mikroblitze“ plausibler ist

Im Vergleich zur traditionellen Blitzhypothese hat die „Mikroblitz“-Theorie der Forscher der Stanford University zwei wesentliche Vorteile.

Erstens kommt das Phänomen der „Mikroblitze“ häufiger vor. Wassernebel gab es auf der frühen Erde überall – Wellen, die auf Felsen trafen, Wasserfälle, die ins Wasser stürzten, und sogar Regentropfen, die auf den Boden trafen, erzeugten geladenen Wassernebel. Diese Mikroreaktoren können nahezu rund um die Uhr in Betrieb sein.

Zweitens ist die Reaktion effizienter : Hochgeschwindigkeitskameras zeigen, dass Mikroblitze Energie konzentriert in einem lokalen Bereich freisetzen können, ähnlich wie wenn man mit einem Laserstift Licht bündelt, um Papier zu entzünden. Dies ist effizienter als ein Blitz, der ein weites Netz auswirft.

Forscher sagen, dass das Mikroblitz-Experiment alle wichtigen organischen Substanzen produzieren kann, die vor 70 Jahren im Miller-Urey-Experiment verwendet wurden, allerdings in einem schonenderen und kontrollierbareren Prozess. Professor Zare, eines der Mitglieder des Forschungsteams, sagte: „Dies löst viele Probleme der traditionellen Hypothese und macht die Geschichte vom Ursprung des Lebens plausibler.“

Die Erforschung von Mikroblitzen in Wassertropfen könnte die Geschichte der Entstehung des Lebens neu schreiben, erinnert uns aber auch daran, dass die Geheimnisse der Natur oft in scheinbar alltäglichen Phänomenen verborgen sind. Wenn Sie das nächste Mal den Nebel eines Brunnens in der Sonne schimmern sehen, stellen Sie sich vor, dass sich dort vor vier Milliarden Jahren die Magie der Chemie des Lebens abspielte. Diese flüchtigen Lichtschimmer können der erste Funke des Lebens sein.

Referenzinformationen:

[1]https://phys.org/news/2025-03-microlightning-droplets-life-earth.html

[2]https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adt8979

Zusammengestellt von: Wen Xing

Planung: Liu Ying, Zhang Chao, Li Peiyuan, Yang Liu

Gutachter: Ma Runlin, Forscher am Institut für Genetik und Entwicklungsbiologie, Chinesische Akademie der Wissenschaften

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