Buzz
Có thể chúng ta không phải là loài thông minh duy nhất trong vũ trụ, nhưng khả năng tìm kiếm người ngoài hành tinh vẫn là một bí ẩn.
Nguồn gốc của sự sống là quá trình các chất không sống (vô cơ) tự lắp ráp thành các hợp chất hữu cơ đơn giản trong điều kiện tự nhiên thích hợp. Mặc dù chi tiết vẫn còn bí ẩn và các nhà khoa học vẫn chưa biết chính xác quá trình diễn ra như thế nào, và liệu nó có thường xuyên xảy ra trong vũ trụ không?
Các tôn giáo trên thế giới có nhiều quan điểm khác nhau về nguồn gốc của sự sống, nhưng tất cả đều tin rằng vũ trụ được tạo ra bởi sức mạnh siêu nhiên. Nhưng những giả thuyết đó chỉ là những câu chuyện huyền thoại mà không thực sự làm thoả mãn nhiều người.
'Làm thế nào để sự sống ra đời?' là một trong những câu hỏi lôi cuốn nhất của con người, khiến các nhà khoa học không ngừng tìm kiếm câu trả lời.
Tomonori Totani, một giáo sư thiên văn học tại Đại học Tokyo, đã bị cuốn hút bởi những ý tưởng này. Ông đã viết một bài báo có tựa đề 'Sự xuất hiện của sự sống trong vũ trụ mở rộng', được công bố trên tờ Báo cáo Khoa học Tự nhiên.
Nghiên cứu của Giáo Sư Totani dựa vào hai yếu tố tương quan:
- Tuổi đời và quy mô của Vũ trụ, quá trình mở rộng của Vũ trụ và tỷ lệ xảy ra của các sự kiện trong Vũ trụ.
- Nghiên cứu về ARN, để hiểu xem một chuỗi các nucleotide cần phải dài bao nhiêu để 'hy vọng rằng một hoạt động tự sao chép sẽ xảy ra'.
Công trình của Giáo sư Totani, giống như hầu hết tất cả các nghiên cứu về nguồn gốc của sự sống, đều xem xét các thành phần cơ bản của sự sống trên Trái đất là: ARN, hay còn gọi là axit ribonucleic. ADN phức tạp hơn nhiều so với ARN, chúng mang thông tin về cách hình thành sự sống của từng cá thể. Thế nhưng ARN vẫn phức tạp hơn các tổ hợp hóa học có ở ngoài Trái Đất, và vì ARN đơn giản hơn ADN, tỷ lệ tự hình thành của ARN cao hơn.
Ngoài ra có một giả thuyết trong quá trình tiến hóa rằng mặc dù ADN mang các thông tin hướng dẫn để tạo ra một sinh vật, nhưng ARN mới là tác nhân điều chỉnh quá trình phiên mã các chuỗi ADN. Giả thuyết này gọi là “tiến hóa dựa trên ARN” và cho rằng ARN là đối tượng của sự chọn lọc tự nhiên trong học thuyết Darwin và cũng có thể di truyền được.
Vì vậy nếu so sánh giữa ARN và ADN để tìm ra thành phần sinh học được tạo ra đầu tiên từ sơ khai của vũ trụ, chúng ta nên chọn ARN.
Hình ảnh mô phỏng hai chuỗi ARN.
ARN là một chuỗi các chất hóa học gọi là nucleotide. Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng cần ít nhất từ 40 đến 100 nucleotide trước khi hành vi tự sao chép xảy ra, giúp sự sống có thể tồn tại.
Để tạo thành một chuỗi đủ dài để đáp ứng yêu cầu tối thiểu, cần mất khá nhiều thời gian để tập hợp đủ các nucleotide. Và câu hỏi ở đây là liệu đã có đủ thời gian cho sự sống như vậy hình thành trong vũ trụ hay chưa?
Tuy nhiên, theo thông cáo báo chí của bài báo mới này, 'Ước tính hiện tại cho thấy số lượng nucleotide từ 40 đến 100 cần thiết để tạo ra sự sống là một điều ma thuật, không thể xuất hiện trong các vùng không gian chúng ta quan sát được'.
Điểm quan trọng là về vùng không gian mà chúng ta không thể quan sát được.
Vũ trụ hiển nhiên có đường kính 93 tỷ năm ánh sáng.
'Vũ trụ thực sự lớn hơn nhiều so với khả năng quan sát của con người', Giáo sư Totani nói. 'Trong vũ trụ học hiện đại, vũ trụ đã trải qua một giai đoạn giãn nở nhanh chóng, tạo ra một khu vực mở rộng, lớn đến mức vượt ra khỏi phạm vi quan sát trực tiếp của chúng ta. Việc xem xét khu vực rộng lớn hơn này trong các mô hình về nguồn gốc sự sống tăng cơ hội phát sinh sự sống một cách đáng kể.'
Vũ trụ của chúng ta đã ra đời trong một Vụ Nổ Lớn và theo nghiên cứu của giáo sư Totani, Vũ trụ 'có thể bao gồm hơn 10^100 ngôi sao giống như Mặt trời', trong khi Vũ trụ quan sát được chỉ chứa khoảng 10^22 ngôi sao.
Chúng ta đều biết rằng sự sống đã xuất hiện ít nhất một lần, vì vậy không có vấn đề về việc nó có thể xuất hiện một lần nữa, ngay cả khi cơ hội là rất nhỏ.
Điều quan trọng là tìm kiếm các hệ sao giống hệ Mặt Trời để phát hiện sự sống.
Theo thống kê, lượng vật chất trong vũ trụ quan sát được chỉ có thể tạo ra ARN dài 20 nucleotide, thấp hơn con số 40 đến 100. Tuy nhiên, với sự mở rộng nhanh chóng, phần lớn vũ trụ lại nằm ngoài vùng quan sát được của con người. Điều này có nghĩa là ánh sáng từ Big Bang không thể đến Trái Đất. Khi nhìn vào số lượng ngôi sao trong vũ trụ quan sát được và không quan sát được, kết quả là có thể có hơn 10^100 ngôi sao giống như Mặt trời.
Điều này có nghĩa là ngoài Vũ trụ còn rất nhiều vật chất có thể tạo ra chuỗi ARN, là điều hoàn toàn khả thi hoặc thậm chí là chắc chắn đã xảy ra.
Trong nghiên cứu của mình, giáo sư nói rằng mình tập trung vào mối quan hệ cơ bản. Rằng: 'Tôi nghiên cứu về sự tương tác hóa học giữa độ dài tối thiểu của ARN cần thiết để tạo ra polymer - hợp chất cao phân tử sinh học - đầu tiên, và kích thước Vũ trụ cần thiết để tạo ra một chuỗi ARN đủ dài và có khả năng tạo ra sự sống, dựa trên việc thêm vào các monome - các đơn vị cấu tạo nên đa phân tử'.
Nếu các bạn thấy khó hiểu những dòng trên, thì đây là kết luận của giáo sư Tomonori Totani:
'Nếu chúng ta phát hiện sự sống ngoài hành tinh từ một nguồn gốc khác với chúng ta, điều đó có nghĩa là có một cơ chế đa phân tử hóa nucleotide nhanh hơn cả quá trình thống kê ngẫu nhiên'.
Chỉ cần có nhiều vật chất hơn, sự sống có thể tự hình thành.
Vũ trụ thực sự lớn hơn phần có thể quan sát được và có thể chứa đến 10^100 ngôi sao giống như Mặt Trời. Nếu xác suất để tạo ra ARN phi sinh học trên một hành tinh tương tự Trái Đất là 1, thì độ dài nucleotide tối thiểu chỉ cần nhỏ hơn 20 nucleotide, ít hơn nhiều so với mức tối thiểu 40 nucleotide đã được đề cập trước đó.
Tuy nhiên, các nhà khoa học không tin rằng ARN có thể tự sao chép chỉ với 20 nucleotide, ít nhất là từ quan điểm của chúng ta khi quan sát sự sống hình thành trên Trái Đất. Như Giáo sư Totani đã nói trong bài báo của mình, chắc chắn phải có một quá trình bí ẩn nào đó xuất hiện trong một Vũ trụ vô tận như chúng ta đang sống.
Quá trình ẩn này là gì?
Chắc chắn không ai biết chắc chắn, nhưng điều này có thể là một bí mật mà khoa học chưa thể làm sáng tỏ, trong khi các tôn giáo có thể nói rằng 'Tất nhiên, điều đó là do ý muốn của Thượng Đế'.
Nhiệm vụ thực sự của Giáo sư Totani không phải là tìm kiếm câu trả lời về nguồn gốc của sự sống. Nhưng giống như nhiều công trình nghiên cứu khoa học khác, nó mở ra những câu hỏi cho thế hệ tiếp theo để khám phá khi có nhiều thông tin hơn.
Như nhiều người trong ngành nghiên cứu khác, động lực của tôi là sự tò mò và những câu hỏi lớn', giáo sư Totani nói.
'Kết hợp hai nghiên cứu gần đây về hóa học ARN với lịch sử vũ trụ, tôi nhận ra rằng có nhiều cách mà vũ trụ có thể chuyển từ trạng thái không sinh học sang trạng thái sinh học. Điều đó thật thú vị và tôi mong rằng nghiên cứu này sẽ giúp làm sáng tỏ điều đó, khám phá nguồn gốc của sự sống.'
Theo báo cáo từ Universe Today
