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发信人: emacs (被淹死的鱼), 信区: Science
标  题: 《新疆域》闪电和生命
发信站: 哈工大紫丁香 (2002年06月15日15:56:28 星期六), 站内信件


                         闪电和生命

    酸雨并不总是有害的，有几种酸雨对保护陆地生命起着积极的作
用。已做过的一些实验显示，一些酸雨比我们所想的还要更有利于生
命的产生。

    让我们来看看它是如何起作用的。

    在所有生命组织的关键分子中可以找到的重要元素之一是氮。氮
存在于土壤中，是“硝酸盐”矿物质的一部分。各种硝酸盐都非常容
易溶解，这意味着植物从土壤中吸收水分，也同时吸收了这些水中所
含的一点硝酸盐。植物用硝酸盐作为原材料形成对生命至关重要的含
氮化合物，如众所周知的蛋白质和核酸。

    以植物（或以吃植物的动物）为食的动物把这些蛋白质和核酸分
解成简单的单元，吸收后再重建自己的蛋白质和核酸。

    所有陆地生命都依赖于土壤中的这些硝酸盐。然而，由于硝酸盐
易溶于水，雨水可把它们携带到溪流和河流中去，最终进入大海。所
有的硝酸盐最终将会流失。虽然生命会在硝酸盐不断聚集的海洋中持
续发展，但陆地将会变成荒凉贫瘠的沙漠，除非硝酸盐能够得到补给。

    地球大气层的五分之四是由纯氮组成的。如果一些氮被固定住，
即与其他元素相结合，它就能被植物所利用。然而，氮却喜欢独立，
要与其他原子相结合是极为困难的。

    然而土壤中依然存在硝酸盐，它们显然得到了补给。这是怎么回
事呢？首先人类已经知道如何大量保留氮，即用硝酸盐生产肥料，然
而这仅仅是最近的事。这种技术大约是在75年前才发展起来的，那么
在这之前生命是如何维持的呢？

    实际上，有一种具有特殊本领的细菌，它可使空气中的氮与其他
元素相结合。这种细菌叫“固氮细菌”，特别在与豆类植物，如豌豆
和豆角的根部相连的根瘤中可以找到。这种细菌对于所有生命（包括
人类）都至关重要。

    然后还有闪电。当空中闪电时，它会在片刻间把周围的空气加热
到一个极高的温度。空气立即会冷却下来，但在其变冷之前，热量迫
使空气中的氮和氧相结合，形成二氧化氮。它溶于水中（通常在闪电
时会下雨）形成硝酸，这便产生了一种酸雨。当硝酸抵达地面时便转
化为硝酸盐，这就有助于使土地肥沃并使陆地生命能够存在下去。

    人们曾经认为土壤中硝酸盐的10%与闪电有关，这个数据是在实验
室通过研究被激发的闪光得出的。然而，新墨西哥州矿产和技术研究
所的两位美国科学家，爱德华·弗朗兹布劳（Edward Franzblau）和
卡尔·波普（Carl Popp），把自然界作为实验室。他们最近研究出一
种方法，用于计算在暴风雷雨天气时由闪电形成的氧化氮的数量。

    在研究过60次闪电之后，他们计算得出每一次闪电可产生大约10^27
个二氧化氮分子。这大约有100磅重。平均来讲，大概每秒钟有100次
闪电袭击地球。这意味着每秒钟闪电可产生5.5吨的二氧化氮。弗朗兹
布劳和波普的计算结果意味着，闪电向地球提供的氧化氮不是生命所
消耗的10%，而是50%。

    这确实令人印象深刻（假定他们的观测和计算正确无误），并且
确实使我们对闪电有了新的理解。闪电虽然很危险，比如造成人员伤
亡和引起森林大火，但是它们所做的益事看来要远大于它们所引起的
灾难。

    如果闪电所形成的酸雨对生命如此重要，那么为什么“酸雨”一
词变得那样的可怕呢？它为何成为一个杀手了呢？

    我们所恐惧的酸雨是由燃烧含有硫和氮原子的不纯的煤所造成的，
这是原因所在。人为的酸雨不仅含有硝酸，而且还含有硫酸。硫酸是
非常有害的，它不是闪电酸雨的组成成分。

    另外，人为酸雨要比闪电酸雨酸性强得多。它落在哪里，哪里就
会出现过量的酸。正是这些过量的酸使森林变得凋谢枯萎，并且残杀
了池塘和湖泊中的鱼类。


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