Làm cách nào để đưa photpho vào hệ thống theo cách có thể sử dụng được? Một nghiên cứu mới cho thấy rằng sét có thể giải quyết vấn đề này.
Mở đầu
Ngay cả một đứa trẻ nhỏ nhất cũng thường tự hỏi về nguồn gốc của mình. Đối với nhiều nhà khoa học – những người nổi tiếng với trí tò mò giống như trẻ thơ – câu hỏi này phát triển thành việc tìm hiểu sự sống bắt đầu như thế nào trên Trái Đất. Như thường thấy khi nghiên cứu các câu hỏi về Trái Đất hàng tỷ năm trước, những người cố gắng trả lời câu hỏi này chỉ có một lượng dữ liệu giới hạn để tiếp cận.
Giờ đây, một phát hiện tình cờ từ cú sét đánh ở Illinois có thể thay đổi cách chúng ta hiểu về khởi đầu của sự sống trên hành tinh này… và cả ở những thế giới xa xôi.
Photpho là một hóa chất quan trọng cho sự sống trên Trái Đất, các tế bào sử dụng nó để xây dựng nên DNA và RNA và photpho còn cần thiết cho một số chức năng quan trọng khác. Trái Đất có rất nhiều photpho, nhưng không phải tất cả đều có thể tan trong nước. Người ta cho rằng phần lớn photpho trên Trái Đất cách đây khoảng ba tỷ rưỡi năm – vào thời điểm khi sự sống mới bắt đầu xuất hiện – bị mắc kẹt trong các khoáng chất không thể hòa tan trong nước. Với vai trò quan trọng của nước đối với sự sống trên Trái Đất, đây là một trở ngại lớn cho sự phát triển của sự sống.
Cho đến gần đây, lý thuyết hàng đầu về nguồn gốc của phần lớn photpho hòa tan cho rằng chúng có từ các thiên thạch – nhiều thiên thạch có chứa một lượng nhỏ chất này. Tuy nhiên, lý thuyết này luôn gặp phải những khó khăn. Số lượng thiên thạch va vào Trái Đất sơ khai – mặc dù lớn – được cho là đã giảm đáng kể sau sự kiện được giả thuyết là tạo ra Mặt Trăng. Vấn đề càng trở nên phức tạp theo thời gian, với số lượng va chạm dự kiến ngày càng giảm khi hệ Mặt Trời ổn định.
Ngoài ra, các va chạm của thiên thạch thường là những sự kiện thảm khốc, thường được biết đến nhiều hơn với khả năng chấm dứt sự sống hơn là giúp bắt đầu sự sống. Lượng photpho có thể đến từ thiên thạch cũng rất hạn chế, do nhiệt độ và chấn động từ các vụ va chạm có thể làm bay hơi phần lớn chất này và chỉ để lại một lượng nhỏ dễ tiếp cận trong môi trường.
Phát hiện tình cờ ở Illinois
Năm 2016, một mẩu fulgurite – một cục trầm tích bị nóng chảy do sét đánh – được phát hiện ở Glen Ellyn, một thị trấn nhỏ ở ngoại ô Chicago. Mẫu vật này sau đó được gửi đến Wheaton College gần đó.
Một nhóm các nhà nghiên cứu từ Đại học Leeds đã kiểm tra mẫu vật này như một phần của cuộc điều tra về quá trình hình thành fulgurite, nhưng họ bất ngờ phát hiện rằng nó chứa một lượng lớn schreibersite – một khoáng chất photphat có thể tan trong nước.
Tác giả chính và nghiên cứu sinh tiến sĩ Benjamin Hess giải thích rằng phát hiện này có thể thay đổi các lý thuyết về cách photphat hòa tan trong nước hình thành cách đây hàng tỷ năm:
Hầu hết các mô hình về cách sự sống có thể hình thành trên bề mặt Trái Đất đều cho rằng thiên thạch mang theo một lượng nhỏ schreibersite. Công trình của chúng tôi tìm thấy một lượng lớn schreibersite trong mẫu fulgurite được nghiên cứu. Sét đánh thường xuyên trên Trái Đất, ngụ ý rằng photpho cần thiết cho nguồn gốc của sự sống trên bề mặt Trái Đất không chỉ phụ thuộc vào các vụ va chạm thiên thạch.
Kết quả nghiên cứu
Ngoài việc làm sáng tỏ môi trường trong quá khứ của Trái Đất và cách nó thay đổi theo thời gian, phát hiện này cũng có thể hỗ trợ trong việc tìm kiếm sự sống trên các hành tinh khác.
Tác giả chính, ông Hess, dự đoán rằng phát hiện này cũng có nghĩa là sự hình thành của sự sống trên các hành tinh giống Trái Đất khác vẫn có thể xảy ra lâu sau khi các vụ va chạm thiên thạch trở nên hiếm hoi.
Điều này rất quan trọng vì, như đồng tác giả Tiến sĩ Jason Harvey giải thích:
Giai đoạn va chạm ban đầu là một sự kiện chỉ xảy ra một lần trong hệ Mặt Trời. Khi các hành tinh đạt đến khối lượng của mình, việc cung cấp thêm photpho từ các thiên thạch trở nên không đáng kể. Sét, mặt khác, không phải là một sự kiện một lần. Nếu các điều kiện khí quyển thuận lợi cho sự hình thành sét, các yếu tố cần thiết cho sự hình thành sự sống có thể được cung cấp đến bề mặt của một hành tinh. Điều này có thể có nghĩa rằng sự sống có thể xuất hiện trên các hành tinh giống Trái Đất vào bất kỳ thời điểm nào.
Mặc dù những suy đoán này giả định rằng các sinh vật ngoài hành tinh cũng sẽ cần các chất tương tự như chúng ta để tồn tại, việc phát hiện một nguồn mới của photpho có thể sử dụng là một khám phá thú vị cho những người quan tâm đến các thế giới ngoài hành tinh và địa chất hay sinh học sơ khai của Trái Đất. Mặc dù chúng ta có thể sẽ không bao giờ biết chính xác nguồn gốc của photpho trong dạng sống đầu tiên xuất hiện từ đâu, phát hiện này sẽ giúp chúng ta hiểu rõ hơn về nguồn gốc của mình và nơi có thể tìm thấy những sinh vật tương tự trong vũ trụ.
