Khám phá mới về quá trình hình thành sự sống trên Trái Đất 3 tỷ năm trước

Con người có thể đã không xuất hiện nếu không có một vụ va chạm giữa Trái Đất với một thiên thạch bí ẩn.

Hình động minh họa tác động của một thiên thạch và bụi sinh ra từ vụ va chạm lan tỏa trong khí quyển (Ảnh: Discovery Access/ Getty Images).

Khoảng 3,2 tỷ năm trước, một tảng đá khổng lồ từ không gian đã lao xuống Trái Đất. Theo một nhóm nghiên cứu ở Trường đại học Harvard, Mỹ, tác động to lớn của vụ va chạm này đã tạo ra các chất dinh dưỡng giúp tăng cường một số vi khuẩn có lợi cho sự phát triển sự sống trên hành tinh này.

Ban đầu, chúng ta không hề biết thiên thạch lao vào Trái Đất đó đã gây ra điều gì, nhưng với khả năng lập mô hình và mô phỏng những gì đã xảy ra, các nhà khoa học có thể đã tái hiện diễn biến của vụ va chạm dựa trên các khoáng thể trong hồ sơ địa chất.

Các lớp đá ở Vành đai Đá xanh Barberton, Nam Phi, đã được các nhà khoa học nghiên cứu (Ảnh: PNAS, 2024).

Hệ tầng địa chất Vành đai Đá xanh Barberton ở Nam Phi chứa đựng bằng chứng về một vụ va chạm cực mạnh làm rung chuyển Trái Đất cách đây 3,26 tỷ năm, hay còn gọi là sự kiện D2. Nhóm nghiên cứu ở Trường đại học Harvard đã tìm hiểu chi tiết các khoáng chất trong lớp đá D2 và tái dựng diễn biến xảy ra sau đó.

Nhiệt sinh ra từ vụ nổ đã nung chín lớp bề mặt của đại dương. Bản thân vụ va chạm đã làm bụi và đá bay lên khí quyển, tạo thành một lớp dày ngăn cản ánh sáng mặt trời, làm cho các vi khuẩn quang hợp sống ở vùng nước nông chết vô kể. Có thể đã xảy ra một cơn sóng thần ghê gớm nạo vét đáy đại dương, đưa những vật chất thường chỉ tồn tại dưới độ sâu bỗng trồi lên mặt nước.

Việc này có thể gây hại cho nhiều dạng sống đã tồn tại vài trăm triệu năm cho đến thời điểm đó, nhưng đồng thời có thể đã mang lại lợi ích cho một số dạng sống khác.

Chẳng hạn như bản thân vẫn thạch có thể đã mang đến một lượng phốt pho, còn nước trồi lên từ đáy đại dương mang theo rất nhiều sắt. Cả hai nguyên tố này sẽ cung cấp thức ăn cho bất kỳ vi khuẩn nào có khả năng chuyển hóa hai nguyên tố đó, dẫn đến sự tăng đột biến số lượng của chúng trong thời gian ngắn nhưng đáng kể trước khi Trái Đất quay trở lại trạng thái ổn định.

Điều này đặc biệt đúng đối với sự nở hoa của vi sinh vật chuyển hóa sắt ở vùng nước nông.

Theo các chuyên gia của nhóm nghiên cứu, các sự kiện va chạm với thiên thạch là thảm họa đối với sự sống, nhưng trong nghiên cứu này họ nhận thấy những tác động có lợi về lâu dài.

Sơ đồ chi tiết những thay đổi do vụ va chạm thiên thạch S2 gây ra (Ảnh: PNAS, 2024).

Hơn 2,5 tỷ năm sau đó các sinh vật đa bào mới xuất hiện, mang lại những thay đổi đáng kể cho sinh quyển Trái Đất. Và mãi đến cách đây 250 triệu năm, khủng long mới xuất hiện và thống trị hành tinh này cho đến khi thiên thạch Chicxulub gây ra sự kiện tuyệt chuyển ở Kỷ Phấn trắng – Cổ sinh cách đây 66 triệu năm.

Thậm chí tác động hủy diệt của vụ Chicxulub, tức là vẫn thạch duy nhất chúng ta có nhiều cơ sở để tin rằng có liên quan đến một sự kiện tuyệt chủng, đã mở ra những “đại lộ” mới để sự sống tồn tại và phát triển.

Nhờ có sự suy giảm mạnh các loài khủng long không phải chim, các loài động vật có vú mới có cơ hội trỗi dậy và lấp đầy các hốc sinh thái còn trống. Nếu không có sự kiện hủy diệt đó, có thể loài người sẽ không bao giờ xuất hiện.

Như vậy là mặc dù chúng ta khẳng định rằng tác động hủy diệt của một thiên thạch lao vào Trái Đất vô cùng khủng khiếp đối với một số sinh vật nhưng nó có thể mang lại lợi ích cho các sinh vật khác theo những cách rất bất ngờ.

Trên thực tế, điều hoàn toàn có thể xảy ra là những tác động lặp đi lặp lại đó từ thuở sơ khai đã thay đổi Trái Đất, tạo tiền đề cho sự bùng nổ tiến hóa sau này.

Nhóm nghiên cứu cho rằng trên quy mô toàn cầu, sự sống sơ khai có thể đã được lợi từ một dòng chất dinh dưỡng và các hạt electron cùng với môi trường mới do các sự kiện tác động lớn đó mang lại.

Các nhà khoa học sẽ tiếp tục nghiên cứu sâu hơn Vành đai Đá xanh Barberton để hoàn thiện bức tranh toàn cảnh của một giai đoạn bí ẩn nhưng rất quan trọng trong lịch sử của sự sống trên Trái Đất.