Trước khi có sự sống như chúng ta biết, đã có những phân tử. Nhưng một loạt các bước dẫn đến quá trình chuyển đổi này vẫn là một trong những bí ẩn được yêu thích của khoa học.
Nghiên cứu mới cho thấy các khối xây dựng của sự sống - các phân tử prebiotic - có thể hình thành trong bầu khí quyển của các hành tinh, nơi bụi cung cấp một nền tảng an toàn để hình thành và các phản ứng khác nhau với plasma xung quanh cung cấp đủ năng lượng cần thiết để tạo ra sự sống.
Giáo sư Tiến sĩ Craig Stark cho biết, nếu sự hình thành của cuộc sống giống như một trò chơi ghép hình - một trò chơi ghép hình rất lớn và phức tạp - tôi thích tưởng tượng các phân tử prebiotic như một số mảnh ghép riêng lẻ. Cọc ghép các mảnh lại với nhau bạn tạo thành các cấu trúc sinh học phức tạp hơn tạo nên một bức tranh rõ ràng hơn, dễ nhận biết hơn. Và khi tất cả các mảnh ghép được đặt đúng chỗ, bức tranh kết quả là cuộc sống.
Hiện tại chúng tôi nghĩ rằng các phân tử prebiotic hình thành trên các hạt băng nhỏ trong không gian giữa các vì sao. Mặc dù điều này dường như mâu thuẫn với niềm tin được chấp nhận rằng sự sống trong không gian là không thể, nhưng bề mặt của hạt thực sự cung cấp một môi trường hiếu khách tốt đẹp để sự sống hình thành vì nó bảo vệ các phân tử khỏi bức xạ không gian có hại.
Các phân tử được hình thành trên bề mặt bụi từ sự hấp phụ của các nguyên tử và phân tử từ khí xung quanh, theo ông Stark Stark nói với Tạp chí Vũ trụ. Nếu có các thành phần thích hợp để tạo ra một hợp chất phân tử cụ thể, và điều kiện phù hợp, bạn có thể kinh doanh.
Theo điều kiện của những người khác, thì Stark Stark đang gợi ý về thành phần thứ hai cần thiết: năng lượng. Các phân tử đơn giản cư trú trong thiên hà tương đối ổn định; không có một lượng năng lượng đáng kinh ngạc, họ đã giành được những trái phiếu mới. Người ta đã nghĩ rằng cuộc sống có thể hình thành trong các vụ sét đánh và phun trào núi lửa vì chính lý do này.
Vì vậy, Stark và các đồng nghiệp đã hướng mắt về bầu khí quyển của các ngoại hành tinh, nơi bụi được ngâm trong plasma chứa đầy các ion dương và electron âm. Ở đây các tương tác tĩnh điện của các hạt bụi với plasma có thể cung cấp năng lượng cao cần thiết để tạo thành các hợp chất prebiotic.
Trong một plasma, hạt bụi sẽ hấp thụ các electron tự do một cách nhanh chóng, trở nên tích điện âm. Điều này là do các electron nhẹ hơn và do đó nhanh hơn các ion dương. Một khi hạt bụi tích điện âm, nó sẽ thu hút một dòng các ion dương, nó sẽ tăng tốc về phía hạt bụi và va chạm với nhiều năng lượng hơn so với trong môi trường trung tính.
Để kiểm tra điều này, các tác giả đã nghiên cứu một bầu không khí mẫu, cho phép họ kiểm tra các quá trình khác nhau có thể biến khí ion hóa thành plasma cũng như xác định xem plasma có dẫn đến các phản ứng đủ năng lượng hay không.
Nói như một bằng chứng về nguyên tắc, chúng tôi đã xem xét chuỗi các phản ứng hóa học dẫn đến sự hình thành glycine axit amin đơn giản nhất, theo ông Stark. Axit amin là ví dụ tuyệt vời của các phân tử prebiotic vì chúng cần thiết cho sự hình thành protein, peptide và enzyme.
Các mô hình của họ cho thấy rằng các ion plasma thực sự có thể được tăng tốc đến mức năng lượng vượt quá năng lượng kích hoạt để hình thành formaldehyd, amoniac, hydro xyanua và cuối cùng là axit amin glycine, Mitch Stark nói với Tạp chí Vũ trụ. Điều này có thể không thể xảy ra nếu plasma vắng mặt.
Các tác giả đã chứng minh rằng với nhiệt độ khiêm tốn trong huyết tương, có đủ năng lượng để tạo thành glycine phân tử prebiotic. Nhiệt độ cao hơn cũng có thể cho phép các phản ứng phức tạp hơn và do đó các phân tử prebiotic phức tạp hơn.
Stark và các đồng nghiệp đã chứng minh một con đường khả thi cho sự hình thành của một phân tử prebiotic, và do đó, sự sống, trong những điều kiện dường như phổ biến. Trong khi nguồn gốc của sự sống có thể vẫn là một trong những bí ẩn được yêu thích của khoa học, chúng ta tiếp tục hiểu rõ hơn, từng mảnh ghép một lúc.
Bài viết đã được chấp nhận để xuất bản trên tạp chí Astrobiology và có sẵn để tải về tại đây.
