Cuộc đổ bộ của thiên thạch cách đây 3,9 tỷ năm đã thúc đẩy sự sống trên trái đất

Cuộc oanh tạc trên trái đất diễn ra cách đây 4 tỷ năm của một thiên thạch lớn bằng Kansas đã không đủ sức tận diệt toàn bộ sự sống sơ khai trên hành tinh mà thậm chí còn thúc đẩy nó, theo một nghiên cứu mới do đại học Colorado tại Boulder thực hiện.

Các bằng chứng của vụ đụng độ trong các dấu tích của mặt trăng, thiên thạch và bề mặt của các hành tinh đã vẽ lên một bức tranh bạo lực trong hệ mặt trời trong kỷ nguyên Hadean từ cách đây khoảng 4,5 đến 3,8 tỷ năm trước, đặc biệt là sự kiện đại hồng thủy vẫn được biết đến với cái tên Cuộc oanh tạc dữ dội xảy ra cách đây 3,9 tỷ năm. Mặc dù nhiều người tin rằng sự kiện đó đã làm trái đất suy kiệt, nghiên cứu mới lại cho rằng nó chỉ làm chảy một phần lớp vỏ của trái đất, vi sinh vật có thể tồn tại dễ dàng ở các môi trường dưới mặt đất đã được cách nhiệt từ vụ phá hủy.

Oleg Abramov – nhà nghiên cứu thuộc Đại học Colorado tại Boulder – cho biết: “Những kết quả nghiên cứu mới thu được đã đẩy lùi sự khởi đồng của sự sống trên trái đất đến trước cuộc oanh tạc này vào khoảng 3,9 tỷ năm cách đây. Nó cũng mở ra một khả năng rằng sự sống đã nảy nở từ trước đó rất lâu, cách đây 4,4 tỷ năm, vào thời điểm mà những đại dương đầu tiên bắt đầu hình thành”.

Một bài báo về chủ đề này do Abramov và giáo sư khoa học địa chất Stephen Mojzsis thuộc Đại học Colorado – Boulder viết được công bố trên số ra tháng 5 tờ Nature.

Do các bằng chứng tự nhiên về sự kiến tấn công của thiên thạch đã bị khí hậu và các phiến kiến tạo địa tầng làm lu mờ, các nhà nghiên cứu phải sử dụng dữ liệu từ đá mặt trăng Apollo, chúng ghi lại tác động của vụ đụng độ từ mặt trăng, sao Hỏa và sao Thủy. Các nghiên cứu giả thuyết trước đó cũng đã xây dựng các mô hình máy tính 3 chiều mô phỏng lại vụ tấn công của thiên thạch. Abramov và Mojzsis đưa vào mô hình kích cỡ thiên thạch, tần số và các ước tính về phân bố để lập biểu đồ thiệt hại của trái đất trong thời kỳ này. Người ta cho rằng sự kiện Oanh tạc dữ dội kéo dài từ 20 triệu đến 200 triệu năm.

Mô hình 3D cho phép Abramov và Mojzsis điều chỉnh nhiệt độ bên dưới các vết nứt độc lập nhằm đánh giá độ nóng và lạnh của vỏ trái đất sau các vụ va chạm lớn, từ đó nhằm đánh giá mức độ tồn tại được của sinh vật. Nghiên cứu chỉ ra rằng chưa đầy 25% vỏ trái đất bị tan chảy trong sự kiện tấn công.

Cuộc oanh tác diễn ra trên trái đất bởi các thiên thạch từ cách đây 3,9 tỷ năm có lẽ đã thúc đẩy sự sống trên trái đất, theo một nghiên cứu mới do đại học Colorado thực hiện. (Ảnh: NASA/JPL)

Các nhà nghiên cứu thuộc đại học Colorado – Boulder thậm chí còn tăng cường độ của các thiên thạch trong mô hình lên tới 10 lần – nếu thực sự tồn tại sự kiện giả tưởng này có thể làm bốc hơi hoàn toàn các đại dương trên trái đất. Abramov cho biết: “Thậm chí dưới những điều kiện khắc nghiệt nhất mà chúng tôi đề ra, trái đất vẫn không thể bị hủy hoại hoàn toàn bởi các thiên thạch”.

Thay vào đó, các mạch nước thủy nhiệt có thể đã cung cấp nơi ẩn náu cho các sinh vật thích nhiệt độ và môi trường khắc nghiệt, chúng được gọi là các vi khuẩn hyperthermophilic ưa nhiệt cao. Ngay cả khi sự sống không hình thành từ cách đây 3,9 tỷ năm, những nơi trú ẩn dưới long đất như thế cũng sẽ trở thành cái nôi thích hợp cho sự sống trên trái đất, Mojzsis cho biết.

Các nhà nghiên cứu kết luận rằng các vi sinh vật dưới lòng đất sống ở tầng nhiệt nằm trong khoảng 175 độ đến 230 độ F có thể sinh sôi nảy nửa trong thời kỳ vụ oanh tạc bạo lực này. Các mô hình nghiên cứu chỉ ra rằng những môi trường sống trong lòng đất dành cho các vi sinh vật như thế tăng theo thể tích và thời gian dưới tác động của mức ảnh hưởng dữ dội. Một số các loài vi sinh vật trên trái đất ngày nay, bao gồm cả loài gọi là “những vi sinh vật không thể bị luộc chin” sống trong các mạch nước thủy nhiệt tại công viên quốc gia Yellowstone cũng vẫn có thể sinh trưởng mạnh mẽ ở 250 độ F.

Các bằng chứng địa chất cho thấy sự sống trên trái đất đã hiện diện ít nhất 3,83 tỷ năm trước, theo Mojzsis. “Do đó sẽ không phải là không hợp lý nếu nói rằng sự sống đã tồn tại trên trái đất hơn 3,9 tỷ năm nay. Chúng tôi biết được từ các thông tin địa hóa rằng hành tinh của chúng ta rõ ràng là nơi có thể sống được vào thời điểm đó. Nghiên cứu mới này giải quyết một vấn đề lớn về nguồn gốc của sự sống bằng cách loại bỏ tính cần thiết phải có nhiều nguồn xuất phát của sự sống trên trái đất”.

Hầu hết các nhà khoa học hành tinh tin rằng một hành tinh lớn như sao Hỏa đã tấn công trái đất từ cách đây 4,5 tỷ năm làm bản thân nó và trái đất bị bốc hơi một phần. Vụ va chạm có lẽ đã gây ra một đám mây khổng lồ mà từ đó các mặt trăng, sau đó có cả mặt trăng của chúng ta kết tụ thành một khối. “Sự kiện đó xảy ra trước thời kỳ vụ tấn công của thiên thạch ít nhất là 500 triệu năm, nó đã nhấn một cách hiệu quả vào nút tái thiết lập của trái đất”.

Mojzsis cho biết: “Nhưng kết quả của chúng tôi cho rằng không một sự kiện nào kể từ sự kiện hình thành mặt trăng có khả năng hủy diệt vỏ trái đất, và cuốn đi bất cứ sinh quyển nào đang tồn tại. Thay vì chặt đổ cây sự sống, chúng tôi cho rằng vụ oanh tạc của thiên thạch thực chất đã cắt tỉa nó”.

Kết quả nghiên cứu cũng đồng thời ủng hộ các khả năng về sự sống của vi sinh vật trên các hành tinh khác ví dụ như sao Hỏa và thậm chí ở cả các hành tinh đầy núi đá giống trái đất trong các hệ mặt trời khác. Theo Abramov, chúng có thể đã được cày xới lại bề mặt bởi các tác động nào đó.

Nhà khoa học Michael H. New – bộ phận nguyên tắc sinh vật học vũ trụ của NASA kiêm chỉ đạo chương trình Sinh học tiến hóa và Sinh học ngoài trái đất – cho biết: “Thời điểm chính xác mà sự sống khởi nguồn trên trái đất là một vấn đề gây nhiều tranh cãi. Những phát hiện nói trên rất có ý nghĩa bởi chúng chỉ ra rằng sự sống có thể đã bắt đầu trước khi các thiên thạch tấn công trái đất trong thời đại Hadean từ cách đây 3,8 đến 4,5 tỷ năm”. Nghiên cứu do Abramov và Mojzsis thực hiện được tài trợ bởi Bộ phân sinh học tiến hóa và Sinh học ngoài trái đất thuộc chương trình Sinh vật học vũ trụ của NASA. Chương trình Sinh học tiến hóa và Sinh vật học ngoài hành tinh ủng hộ các nghiên cứu về nguồn gốc, sự tiến hóa và phân bố sự sống trên trái đất cũng như khả năng tồn tại sự sống ở các hành tinh khác. Mojzsis là một thành viên của Viện nghiên cứu mặt trăng NASA thuộc Trung tâm Nguồn gốc và Sự phát triển của mặt trăng.

Tài liệu tham khảo:
Oleg Abramov, Stephen J. Mojzsis. Microbial habitability of the Hadean Earth during the late heavy bombardment. Nature, 2009; 459 (7245): 419 DOI: 10.1038/nature08015