Sự ra đời của sự sống trên Trái Đất là do thiên thạch hay do một yếu tố khác?

Trong một nghiên cứu mới đây, các nhà nghiên cứu tại Đại học Yale đã chỉ ra rằng Trái Đất có thể tạo ra tới 10^18 tia chớp trong khoảng thời gian 1 tỷ năm. Theo thời gian, những tia chớp này có thể thúc đẩy quá trình "giải phóng" phốt pho (phốt pho hợp chất là những phân tử sinh học không thể thiếu cho nguồn gốc của sự sống trên Trái Đất).

Benjamin Hess, một nghiên cứu sinh tại Khoa Trái Đất học và Khoa học Hành tinh học tại Đại học Yale và là tác giả đầu tiên của nghiên cứu, cho biết: "Công trình này giúp chúng ta có thể hiểu được một phần của sự hình thành sự sống trên Trái Đất, và có thể mở rộng sang nghiên cứu các hành tinh - sự sống có thể đang hình thành trên các hành tinh đó theo cách tương tự".

Nguồn gốc sự sống cũng thường được gọi là quá trình phát sinh sự sống (abiogenesis) là thuật ngữ để chỉ các lí thuyết khác nhau về quá trình hình thành và phát triển sự sống trên Trái Đất. Trong các lí thuyết này, phổ biến nhất cho đến nay là những giả thuyết khoa học cho rằng: đây là quá trình tự nhiên mà sự sống phát sinh từ vật chất không sống, từ các chất vô cơ thành các hợp chất hữu cơ đơn giản, rồi tiến hoá thành sinh giới ngày nay.

Như chúng ta đã biết, phốt pho là một thành phần thiết yếu của sự sống trên Trái Đất. Ngay cả khi tìm kiếm sự sống ngoài Trái Đất trong vũ trụ, các nhà khoa học sẽ tìm kiếm dấu hiệu của phốt pho. Tuy nhiên, hàng tỷ năm trước, phốt pho bị mắc kẹt trong các khoáng chất không hòa tan và rất khó để có thể thoát ra bên ngoài và phát huy tác dụng của mình. Bởi vậy. vấn đề này đã được các nhà khoa học quan tâm trong nhiều năm, họ muốn biết làm thế nào phốt pho được biến đổi thành một dạng dễ sử dụng hơn, từ đó thúc đẩy quá trình sản sinh ra sự sống.

Các nhà nghiên cứu cho rằng phốt pho giúp tạo ra sự sống trên Trái Đất có thể đến từ schreibersite, một khoáng chất hiếm nhưng rất phổ biến trong các thiên thạch. Khi sét đánh vào đất hoặc cát (có nguồn gốc từ những thiên thạch) trên mặt đất, nó có thể tan chảy ngay lập tức và sau đó đông đặc lại để tạo thành thủy tinh tự nhiên - fulgurite (còn được gọi là đá sét). Những thiên thạch này có thể nằm dưới mặt nước, có nghĩa là khi có nước, phốt pho trong khoáng chất này có thể bị hòa tan ra ngoài và có khả năng trở thành một phần của phản ứng hóa học.

Mặc dù các chi tiết của quá trình hình thành sự sống trên Trái Đất cho tới nay vẫn chưa được biết, giả thuyết khoa học phổ biến là sự chuyển đổi từ các thực thể không sống sang các thực thể sống không phải là một sự kiện đơn lẻ, mà là một quá trình tăng dần độ phức tạp liên quan đến việc tự sao chép phân tử, tự lắp ráp, tự sinh và sự xuất hiện của màng tế bào. Mặc dù sự xuất hiện của nguồn gốc sự sống là không gây tranh cãi giữa các nhà khoa học, nhưng không có mô hình duy nhất được chấp nhận cho nguồn gốc của sự sống.

Ban đầu rất nhiều nhà khoa học đồng tình với ý kiến này, thế những thông qua những nghiên cứu và thống kê chuyên sâu, họ nhận thấy rằng từ ​​3,5 đến 4,5 tỷ năm trước khi sự sống trên Trái Đất sinh ra, số lượng thiên thạch trên hành tinh của chúng ta không đủ để có thể trở thành yếu tố thúc đẩy sự sống.

Trong nghiên cứu mới, Hess và các cộng sự đã đề xuất rằng phốt pho trên Trái Đất có thể đến từ các tia sét. Họ cho rằng khả năng này cao hơn là nguyên tố phốt pho đến từ thiên thạch, vì so với các vụ va chạm với thiên thạch, số lượng sét đánh xuống Trái Đất mỗi năm là tương đối ổn định. Hess nói: "Điều này làm cho tia sét trở thành một cách quan trọng để nghiên cứu nguồn gốc của sự sống".

Nhóm nghiên cứu cũng sử dụng mô hình máy tính để ước tính có bao nhiêu tia sét đã xảy ra trên Trái Đất trong giai đoạn quan trọng khi bắt đầu sự sống. Họ phát hiện ra rằng có thể có từ 1 tỷ đến 5 tỷ lần sét đánh xuống Trái Đất mỗi năm, và 100 nghìn đến 1 tỷ tia sét trong số đó rơi xuống bề mặt Trái Đất.

Trái Đất vẫn là nơi duy nhất trong vũ trụ được biết đến với sự sống, và bằng chứng hóa thạch từ Trái Đất tạo điều kiện hầu hết các nghiên cứu về nguồn gốc sự sống. Tuổi của Trái Đất là khoảng 4,54 tỷ năm, bằng chứng không thể chối cãi sớm nhất về sự sống trên Trái Đất có từ ít nhất 3,5 tỷ năm trước, và có thể sớm nhất là từ kỷ Đại Tiền Thái cổ (từ 3,6 đến 4,0 tỷ năm trước đây), sau khi lớp vỏ địa chất bắt đầu hóa cứng sau Hadean Eon nóng chảy. Vào tháng 5 năm 2017, các nhà khoa học đã tìm thấy bằng chứng có thể về sự sống ban đầu trên đất liền ở geyserite 3,48 tỷ năm tuổi và các mỏ khoáng sản liên quan khác (thường được tìm thấy xung quanh suối nước nóng và mạch nước phun) được phát hiện ở Pilbara Craton, Tây Úc.

Theo ước tính của nghiên cứu này, số lượng sét đánh trên Trái Đất có thể lên tới 10^17 đến 10^18 trong một tỷ năm. Các nhà nghiên cứu cho rằng dưới sự tác động của quá nhiều tia sét, sau 1 tỷ năm, quặng được hình thành do sét đánh xuống mặt đất có thể giải phóng phốt pho có thể tham gia phản ứng hóa học khi có nước. Nói cách khác, chính tia sét trong thời kỳ này đã tạo ra đủ lượng phốt pho để giải thích sự tồn tại của phốt pho tại nguồn gốc của sự sống trên Trái Đất.