微液滴的化学魔法可以帮助生命

云朵、浪花和间歇泉中的微小水滴可以自发地减少表面的糖和其他必需的代谢物。这些微液滴为地球上存在生命之前糖和其他简单有机分子的形成提供了一个合理的解释，因为不需要还原剂或施加电荷。

一组研究人员由理查德Zare美国斯坦福大学的一名研究人员在尝试用水滴和硼氢化钠制造金薄膜和纳米颗粒时偶然发现了这一发现。

“我对我的小组成员说，让我们做个对照，去掉我们正在使用的还原剂。我们只用了水，令我惊讶的是，它产生了水滴状的金纳米颗粒。”

经过大量工作，研究小组确定这些发现不能用污染来解释。所以，他们又试了一次，这次用的是普通的生物分子。他们将含有丙酮酸盐和富马酸盐等化合物的注射器泵入溶解在水中的雾化气体中，产生了微液滴，然后通过质谱仪进行分析。在四分之三的情况下，他们发现溶液中90%以上的有机化合物都被还原了。

研究人员还通过对含有还原敏感染料的微尺度液滴进行荧光成像，从视觉上证实了这一现象。

虽然Zare和他的团队不知道到底发生了什么，但他们假设这种效应可以用三种现象来解释:羟基离子浓度增加，空气-水界面处存在非常大的电场，以及缺乏三维氢键。“你在哪里可以从水中获得电子?”Zare问。“我相信答案是羟基阴离子。”

地球上所有的生物都使用酶来催化它们的代谢途径，但当生命开始时，酶是不存在的。这一难题使科学家们提出了一种非酶代谢途径的存在。“我们已经研究表明，糖和磷酸本身不发生反应，在液滴中会形成磷酸核糖之类的物质。”所以我们已经看到液滴有这种化学反应的能力，”Zare说。

研究小组还认为，这种效应可能为绿色化学提供一种潜在的新方法。通过使用雾，只需要水就可以实现大规模的减排。

“如果你拿一个1升的烧杯，把它装满水，把所有的水滴成1微米，你会有大约3000米的水²大约半个足球场那么大，”扎尔说。

“(这项工作)表明水面具有这种特殊的化学能力或亲和力，可以促进化学反应，这是我们在散装水中看不到的，”评论道伊兰便雅悯他是美国加州大学圣克鲁兹分校的化学家，他没有参与这项研究。“这对大气化学甚至生命起源都有很多意义。”