Vì sao giới khoa học chưa tìm thấy sự sống ngoài hành tinh?
Các nhà khoa học cho biết sự sống ngoài hành tinh có thể đang tồn tại với dạng sống khác biệt hoàn toàn với dạng sống dựa trên carbon ở Trái đất.
Sự sống trên Trái đất hiện phụ thuộc vào các hợp chất hữu cơ bao gồm carbon và các nguyên tố khác như hydro, oxy, nitơ, phốt pho và lưu huỳnh. Tuy nhiên, các nhà khoa học từ lâu đã tự hỏi liệu sự sống ngoài hành tinh có thể tiến hóa dựa trên sự khác biệt đáng kể về mặt hóa học hay không. Nhiều nhà nghiên cứu từ lâu đã suy đoán rằng silicon cũng có thể đóng vai trò là xương sống cho sinh học.
Nghiên cứu mới cho thấy sự sống có thể tồn tại trên nhiều hành tinh khác nhau dựa vào các nguyên tố khác nhau ngoài carbon, nền tảng của sự sống trên Trái đất – Ảnh: Space
“Điều quan trọng là phải khám phá khả năng để có cái nhìn về tất cả các dạng sống có thể tồn tại như thế nào trong vũ trụ, ngoài sự tương đồng với sự sống trên Trái đất”, đồng tác giả nghiên cứu mới Betül Kaçar, nhà sinh vật học vũ trụ, nhà vi khuẩn học và nhà sinh học tiến hóa tại Đại học Wisconsin-Madison (Mỹ) cho biết.
Một loại tương tác hóa học đóng vai trò then chốt cho sự sống trên Trái đất được gọi là “quá trình tự xúc tác”. Các phản ứng tự xúc tác có tính tự duy trì – chúng có thể tạo ra các phân tử khuyến khích phản ứng tương tự xảy ra lần nữa, giống như quá trình sinh sản.
“Một trong những lý do chính mà các nhà nghiên cứu về nguồn gốc sự sống quan tâm đến quá trình tự xúc tác là vì sinh sản – một đặc điểm quan trọng của sự sống – là một ví dụ về quá trình tự xúc tác. Sự sống tạo xúc tác để hình thành nhiều sự sống hơn. Một tế bào tạo ra hai tế bào, có thể trở thành bốn tế bào… Khi số lượng tế bào nhân lên, số lượng và tính đa dạng của các tương tác có thể cũng tăng theo”, ông Kaçar nói.
Trong nghiên cứu mới, các nhà khoa học đã tìm kiếm khả năng tự xúc tác ngoài các hợp chất hữu cơ. Họ lập luận rằng quá trình tự xúc tác có thể giúp thúc đẩy quá trình hình thành sự sống từ các hợp chất vô cơ.
Các nhà khoa học tập trung vào cái gọi là chu trình cân đối, có thể tạo ra nhiều bản sao của một phân tử. Những sản phẩm này có thể được sử dụng làm nguyên liệu ban đầu để giúp các chu trình này diễn ra lần nữa, dẫn đến quá trình tự xúc tác.
Video đang HOT
Tác giả chính của nghiên cứu Zhen Peng, một nhà sinh vật học tiến hóa tại Đại học Wisconsin-Madison (Mỹ), nói với Space: “Sự cân đối được cho là độc nhất bởi vì nó là phản ứng duy nhất tạo ra bội số giống sự sinh sản”.
Để tìm ra những phản ứng này, các nhà khoa học đã phân tích hơn hai thế kỷ tài liệu khoa học được viết bằng nhiều ngôn ngữ khác nhau. Đồng tác giả nghiên cứu Zach Adam, một nhà địa chất tại Đại học Wisconsin-Madison, cho biết: “Với các công cụ dịch thuật và công cụ tìm kiếm ngôn ngữ hiệu quả, chúng tôi có thể thực hiện đánh giá đầu tiên về mức độ phổ biến của các chu trình tự xúc tác”.
Cuối cùng, các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra 270 chu kỳ phản ứng tự xúc tác khác nhau. Kaçar cho biết: “Sự tự xúc tác có thể không hiếm đến thế, nhưng thay vào đó, nó có thể là đặc điểm chung của nhiều môi trường khác nhau, ngay cả những môi trường thực sự khác biệt với Trái đất”.
Theo các nhà khoa học, hầu hết trong số 270 chu trình không sử dụng các hợp chất hữu cơ để tự xúc tác. Chỉ có tám trong số này là phức tạp, gồm từ bốn phản ứng trở lên. Tất cả chu kỳ tự xúc tác đều đơn giản, mỗi chu trình chỉ bao gồm hai phản ứng.
“Người ta cho rằng những phản ứng kiểu này rất hiếm xảy ra. Chúng tôi đang chứng minh rằng nó thực sự không hề hiếm. Bạn chỉ cần tìm đúng chỗ là được”, ông Kaçar cho biết.
Các nhà nghiên cứu cũng lưu ý rằng họ có thể kết hợp nhiều chu kỳ lại với nhau, ngay cả khi chúng rất khác nhau. Điều này có thể dẫn đến các phản ứng hóa học tự duy trì, tạo ra nhiều loại phân tử khác nhau với mức độ phức tạp lớn. Nó mở ra triển vọng tìm thấy sự sống đa dạng trên các hành tinh khác, nơi chúng được hình thành dựa trên các chất hóa học khác biệt với sự sống ở Trái đất.
“Trọng tâm nghiên cứu giờ đây có thể chuyển sang tìm hiểu cách thức quá trình tự xúc tác, thông qua sự cân đối, có thể có những tác động rõ rệt hơn trong việc hình thành tính chất hóa học của một hành tinh”, nhà nghiên cứu Kaçar nói.
Ngoài ý nghĩa mà công trình này có thể mang lại cho việc tìm kiếm sự sống trong vũ trụ và tìm hiểu nguồn gốc của sự sống, các tác giả nghiên cứu khẳng định công trình này còn có thể mang lại những ứng dụng thực tế, chẳng hạn như “tối ưu hóa việc sử dụng hiệu quả các nguồn tài nguyên và năng lượng”.
Bằng chứng mới về nguồn gốc ngoài hành tinh của... chúng ta
Nghiên cứu mới từ Đức cho thấy các tác động ngoài hành tinh tác động đến sự hình thành sự sống trên Trái Đất có thể còn sâu sắc và phức tạp hơn suy nghĩ trước đây.
Trước đó, nhiều nghiên cứu chỉ ra các "khối xây dựng sự sống" đầu tiên đã được đem đến Trái Đất thông qua các thiên thạch, sao chổi.
Công trình dẫn đầu bởi giáo sư Oliver Trapp từ Đại học Ludwig Maximilian München (Đức) cho thấy một kịch bản khác không kém phần thú vị, trong đó những "kẻ xâm nhập" ngoài hành tinh cũng xuất hiện, nhưng với vai trò hoàn toàn khác.
Trái Đất trong Liên đại Hỏa Thành - Ảnh: Simone Marchi & Dan Durda/Southwest Research Institute
"Sự xuất hiện của lớp vỏ lục địa ổn định và nước lỏng trên Trái Đất 4,4 tỉ năm trước và các dấu hiệu đồng vị carbon sinh học sớm nhất khoảng 3,8-4,1 tỉ năm trước cho thấy sự sống bắt nguồn chỉ 400-700 triệu năm sau khi Trái Đất hình thành" - Sci-News dẫn lời giáo sư Trapp.
Như vậy cái gọi là "tiền chất hữu cơ" có thể xuất hiện từ 4,4 tỉ năm trước, trên một Trái Đất nóng bỏng thuộc Liên đại Hỏa Thành (Hadean), là giai đoạn địa chất đầu tiên.
Họ đã xem xét tất cả các yếu tố có thể thúc đẩy cái gọi là phản ứng tạo ra sự sống với giả thuyết rằng nó bắt nguồn từ carbon dioxide (CO2) vô hồn, thứ sẵn có trên Trái Đất.
Nhưng không có nghĩa là chúng ta không có nguồn gốc ngoài hành tinh, bởi suy cho cùng tất cả các vật liệu Trái Đất đều được góp nhặt từ hàng tỉ năm tiến hóa vũ trụ với nhiều thế hệ sao và hành tinh chết đi, phát nổ, làm giàu thêm thành phần hóa học để cho ra đời các hệ sao mới.
Chưa kể, để carbon dioxide thành sự sống, đó là một quá trình dài mà các nhà nghiên cứu tin rằng được thúc đẩy bởi 2 thứ, trong đó có một cái ngoài hành tinh: Thiên thạch sắt và tro núi lửa.
Chúng đóng vai trò chất xúc tác trong quá trình thúc đẩy chuyển đổi carbon dioxide thành hydrocarbon aldehyde và rượu, dưới tác động của nhiệt độ và ấp suất khắc nghiệt của Liên đại Hỏa Thành.
Các hợp chất này sau đó tham gia vào các phản ứng tiếp theo hình thành carbohydrate, lipid, đường, axit amin, DNA và RNA.
Các mô hình của nhóm nghiên cứu ước tính những thiên thạch "dội bom" liên tục và núi lửa hoạt động dữ dội của Trái Đất sơ khai đã góp phần tạo ra tới 600.000 tấn tiền chất hữu cơ mỗi năm.
Kết hợp chúng với những thứ có sẵn trong bầu khí quyển và đại dương, sự sống đơn bào ra đời và sau hàng tỉ năm đã thành muôn loài ngày nay, bao gồm chúng ta.
Nghiên cứu vừa được công bố trên tạp chí Scientific Reports.
Sự sống trên Trái Đất bắt nguồn từ đâu? Trong những năm gần đây, với sự tiến bộ không ngừng của khoa học và công nghệ, chủ đề 'nguồn gốc của sự sống' đã một lần nữa nhận được nhiều sự quan tâm và nghiên cứu. Tuy nhiên, ngay cả khi các nhà khoa học tiếp tục cố gắng, họ vẫn không thể đưa ra câu trả lời chắc chắn. Hiện nay,...