Không va chạm, không sự sống: Trái đất có lẽ cần vật chất từ vũ trụ
Trái đất cho đến bây giờ vẫn được biết là hành tinh duy nhất tồn tại sự sống – với nước ở dạng lỏng và bầu khí quyển ổn định. Tuy nhiên, các điều kiện này không pahir là điều kiện trực tiếp cho sự sống hình thành. Các đám mây khí – bụi từ mọi nơi trong các hành tinh của hệ mặt trời được hình thành với nhiều nguyên tố dễ bay hơi cũng thiết yếu cho sự sống, như hydro, carbon và sulfur.
Tuy nhiên, bên trong hệ mặt trời – phần gần nhất với mặt trời, nơi bốn hành tinh đá —Sao Thủy, Sao Kim, Trái đất và sao Hỏa và vành đai tiểu hành tinh ngày nay – các nguyên tố dễ bay hơi khó lòng tồn tại được.
Do nhiệt độ cao của mặt trời, chúng không thể ngưng tụ được và chủ yếu vẫn còn ở pha khí. Vì các thành phần khí đó chưa tích hợp vào bên trong vật liệu đá rắn mà các hành tinh này hình thành, tiền thân sớm của trái đất, cái gọi là tiền trái đất, cũng chứa rất ít những thành phần sống.
Chỉ trong những thiên thể được hình thành xa mặt trời trong những vùng lạnh hơn là có thể tích hợp được những thành phần đó. Vậy khi nào và bằng cách nào mà trái đất lại trở thành một hành tinh thân thiện với sự sống vẫn còn chưa được hiểu hết.
Trong nghiên cứu mới, lần đầu tiên, các nhà nghiên cứu từ Viện Khoa học Địa chất, ĐH Bern đã có thể chứng tỏ thành phần hóa học của trái đất thời kỳ sớm đã được hoàn chỉnh không muộn hơn ba triệu năm trước khi hình thành hệ mặt trời – và theo một cách mà ban đầu đã có thể tạo ra sự đột sinh của sự sống.
Kết quả của họ, được xuất bản trên tạp chí Science Advances, đề xuất là sự sống trên trái đất chỉ có thể xảy ra sau một sự kiện muộn hơn.
Sử dụng đồng hồ chính xác để đo đạc lịch sử hình thành trái đất
Nhóm nghiên cứu đã sử dụng một sự kết hợp dữ liệu đồng vị và nguyên tố từ thiên thạch và trên mặt đất để tái cấu trúc quá trình hình thành trái đất. Bằng các tính toán mô hình, các nhà nghiên cứu đã có thể chia nhỏ thời gian mà thành phần hóa học của trái đất phát triển trong sự so sánh với những khối cơ bản của hành tinh khác.
TS. Pascal Kruttasch, tác giả đầu của nghiên cứu, giải thích, “Một hệ đo đạc thời gian siêu chính xác dựa trên phân rã phóng xạ của manganese-53 đã được sử dụng để xá định tuổi chính xác. Đồng vị này cho thấy hệ mặt trời thời kỳ sớm và sự phân rã của chromium-53 với chu kỳ bán rã khoảng 3,8 triệu năm”.
Điều này cho phép tuổi được xác định vật liệu có độ tuổi hàng tỉ năm với độ chính xác dưới một triệu năm. “Những đo đạc này trở nên có thể bởi vì ĐH Bern có chuyên môn ở tầm quốc tế và cơ sở hạ tầng cho phân tích vật liệu ngoại hành tinh và hơn nữa, dẫn đầu lĩnh vực địa hóa đồng vị”, theo đồng tác giả Klaus Mezger, giáo sư hồi hưu địa hóa học tại Viện Khoa học địa chất ĐH Bern.
Sự tình cờ vũ trụ làm nên sự sống trên Trái đất?
Bằng các tính toán mô hình, nhóm nghiên cứu đã có thể chứng tỏ dấu hiệu hóa học của Trái đất sơ khai, mẫu hình độc nhất về các hợp chất hóa học được tạo nên, đã có mặt vào khoảng ba triệu năm sau khi hình thành hệ mặt trời. nghiên cứu này đã đem lại dữ liệu quý báu về thời điểm hình thành vật liệu nguyên sơ của của trái đất trẻ.
“Hệ mặt trời của chúng ta được hình thành khoảng 4.568 triệu năm trước. Việc xác định chỉ mất ba triệu năm để có được các đặc trưng hóa học trên trái đất khiến chúng tôi ngạc nhiên”, Kruttasch nói.
Kết quả nghiên cứu cũng hỗ trợ giả thuyết là một va chạm muộn hơn với một hành tinh khác – Theia – mang đến một bước ngoặt khiến trái đất trở thành một hành tinh thân thiện với sự sống. Theia có lẽ hình thành ngoài hệ mặt trời, nơi các thành phần dễ bay hơi như nước tích tụ.
“Nhờ kết quả này, chúng tôi biết rằng trái đất sơ khai ban đầu là một hành tinh đá khô khan. Do đó có thể giả định rằng sự va chạm với Theia đã mang những nguyên tố dễ bay hơi đến trái đất và cuối cùng tạo cho nó những điều kiện có sự sống”, Kruttasch nói.
Điều kiện có sự sống trong vũ trụ không phải lẽ đương nhiên
Nghiên cứu mới đóng góp đáng kể cho hiểu biết của chúng ta về các quá trình diễn ra trong các pha sớm của hệ mặt trời và đem lại manh mối về thời điểm và cách thức các hành tinh có sự sống có thể được hình thành.
“Trái đất không sở hữu sẵn các điều kiện thân thiện với sự sống để phát triển tiếp nhưng có lẽ là có một sự kiện tình cờ – tác động sau đó của một thiên thể giàu nước ở bên ngoài. Điều này khiến rõ ràng là sự thân thiện với sự sống trong vũ trụ này không phải là điều hiển nhiên”, Mezger nói.
Bước tiếp theo có thể là tìm hiểu chi tiết hơn về sự kiện va chạm giữa trái đất sơ khai và Theia.
“Cho đến giờ, sự kiện va chạm này vẫn còn chưa được hiểu rõ. Các mô hình cần thiết phải giải thích được đầy đủ không chỉ các đặc trưng vật lý của trái đất và mặt trăng mà còn cả thành phần hóa học của nó và các dấu hiệu đồng vị của nó nữa”, Kruttasch kết luận.
Thanh Phương dịch từ ĐH Bern
