Юри и Миллер начали обсуждать возможные подходы к решению задачи. За основу они взяли идеи Опарина о появлении первых живых организмов и приспосабливали их к теории Юри о состоянии первичной атмосферы Земли. Юри отводил ключевую роль водороду – самому распространенному элементу в Солнечной системе. В это же время решить проблему происхождения жизни с помощью эксперимента пытался еще один ученый – биохимик из Беркли Мелвин Кальвин, один из ведущих специалистов в таком сложнейшем вопросе, как фотосинтез. В 1961 г. Кальвин был удостоен Нобелевской премии за объяснение механизма фотосинтеза. Кальвин считал, что первичная атмосфера состояла из паров воды и диоксида углерода и снабжалась энергией солнечного излучения. Он имитировал эти условия в одном из первых ускорителей частиц, изобретенном физиком-ядерщиком из Беркли Эрнестом Орландо Лоуренсом. Однако результаты Кальвина были неубедительными. Он получил следовые количества органических соединений (муравьиной кислоты и формальдегида), но их было слишком мало, и трудно было представить, как из соединений этого типа могли возникнуть живые существа.
Юри смотрел на проблему иначе. Он разбирался в химическом составе звезд и планет и на основании своих теорий видел состав примитивной атмосферы Земли не таким, как Кальвин. Основное различие состояло в относительном содержании кислорода. Юри считал маловероятным наличие кислорода в первичной атмосфере, за исключением кислорода в облаках. Состав земной атмосферы изменился в результате уникального стечения обстоятельств, главным образом в результате появления живых существ, производивших кислород в качестве побочного продукта фотосинтеза. Юри предположил, что первозданная Земля имела восстановленную атмосферу, состоявшую из водорода, метана и аммиака[49]. Присутствие метана было очень важным фактором, поскольку в метане содержится углерод, необходимый для построения всех живых клеток. Гипотетический мир Юри тоже был неспокойным, с частыми грозовыми разрядами. Начиная с XVIII в., ученые получили множество важных результатов, подвергая смеси газов воздействию электрических разрядов, которые могли облегчить образование органических соединений.
Миллер занялся разработкой модели такой атмосферы. Работая в контакте с университетским стеклодувом, он начал воссоздавать примитивную атмосферу в аппарате из пирексного стекла. Система состояла из нескольких сосудов, соединенных между собой трубками. Один сосуд имитировал первичный океан и содержал воду, которую можно было нагревать для имитации испарения. Во втором сосуде были метан, аммиак и водород, которые, составлявшие, по мнению Юри, первичную атмосферу Земли. Катушка Теслы имитировала разряды молнии. Нажимая на кнопку, Миллер создавал бледную сине-фиолетовую электрическую дугу между двумя электродами. Сосуды соединялись между собой U-образной трубкой с конденсатором, который отправлял все образовавшиеся в сосуде с газами органические вещества в экспериментальный океан, имитируя дождь. Впоследствии Миллер сконструировал несколько моделей аппарата; один из них дополнительно имитировал вулканическую активность Земли. Однако именно первый, «классический», аппарат вошел в историю науки, которую стали называть пребиотической химией. Позднее журнал Scientific American опубликовал руководство по самостоятельному воспроизведению эксперимента Миллера, и этот опыт стал чем-то вроде теста для химиков-любителей
