Phát hiện “viên gạch sự sống” trong tiểu hành tinh Bennu

Bảng tóm tắt nghiên cứu: Nguồn gốc sự sống từ Bennu

Hạng mục	Nội dung chính
Câu hỏi nghiên cứu	Các “viên gạch sự sống” có đến từ vũ trụ không?
Giả thuyết	Panspermia (sự sống được “gieo” từ không gian)
Sứ mệnh	OSIRIS-REx (NASA)
Thiên thể	Tiểu hành tinh Bennu
Mẫu thu thập	121.6 gram
Thời điểm về Trái Đất	Sep-23
Phát hiện chính	Tìm thấy đầy đủ nucleobase
Insight lớn	DNA building blocks tồn tại ngoài Trái Đất
Kết luận	Hóa học sự sống có thể bắt nguồn từ không gian

Bối cảnh nghiên cứu

Một trong những câu hỏi lớn nhất của khoa học là: sự sống trên Trái Đất bắt nguồn từ đâu? Trong nhiều thập kỷ, các nhà khoa học đã đưa ra giả thuyết rằng những “viên gạch sự sống” – các phân tử hữu cơ cơ bản – có thể đã được mang đến Trái Đất thông qua các thiên thạch và tiểu hành tinh từ không gian.

Giả thuyết này, còn được gọi là “panspermia” (gieo mầm sự sống từ vũ trụ), cho rằng các hợp chất tiền sinh học như nucleobase – thành phần cốt lõi của DNA và RNA – có thể hình thành trong môi trường không gian và được vận chuyển đến Trái Đất sơ khai.

Tuy nhiên, bằng chứng trực tiếp để xác nhận giả thuyết này vẫn còn hạn chế do khó khăn trong việc thu thập mẫu vật không bị nhiễm tạp từ Trái Đất.

Sứ mệnh OSIRIS-REx của NASA đã mở ra cơ hội hiếm có khi mang về các mẫu vật nguyên sơ từ tiểu hành tinh Bennu – một thiên thể cổ xưa chứa nhiều thông tin về hệ Mặt Trời sơ khai.

Quá trình nghiên cứu

Sau nhiều năm bay trong không gian, tàu OSIRIS-REx đã thu thập thành công 121.6 gram vật chất từ bề mặt Bennu và đưa về Trái Đất vào tháng 9 năm 2023. Đây là lượng mẫu tiểu hành tinh lớn nhất từng được thu thập.

Để đảm bảo tính nguyên vẹn của mẫu, các nhà khoa học đã phân tích chúng trong môi trường kiểm soát nghiêm ngặt, sử dụng khí nitơ nhằm ngăn chặn sự nhiễm tạp từ không khí và vi sinh vật trên Trái Đất.

Các mẫu vật sau đó được phân tích bằng nhiều kỹ thuật hiện đại nhằm xác định thành phần hóa học, đặc biệt là các phân tử hữu cơ liên quan đến sự sống.

Ngoài việc tìm kiếm nucleobase, các nhà nghiên cứu cũng khảo sát các hợp chất liên quan như purine, pyrimidine và các vitamin tiền sinh học để hiểu rõ hơn về môi trường hóa học của Bennu.

Kết quả nghiên cứu

Bảng phát hiện quan trọng

Nhóm chất	Thành phần
Nucleobase DNA/RNA	Adenine, Guanine, Cytosine, Thymine, Uracil
Purine-related	Xanthine, Hypoxanthine
Vitamin	Nicotinic acid (B3)
Insight	“Full bộ kit sự sống” đã tồn tại sẵn

Kết quả phân tích đã mang lại một phát hiện mang tính đột phá: tất cả 5 nucleobase cơ bản của DNA và RNA đều được tìm thấy trong mẫu Bennu, bao gồm:

• Adenine
• Guanine
• Cytosine
• Thymine
• Uracil

Ngoài ra, các nhà khoa học còn phát hiện thêm nhiều hợp chất hữu cơ quan trọng khác như xanthine, hypoxanthine (liên quan đến purine) và nicotinic acid (vitamin B3).

Một điểm đáng chú ý là nồng độ nucleobase trong Bennu cao hơn từ 5 đến 10 lần so với tiểu hành tinh Ryugu – mẫu vật trước đó được phân tích bởi sứ mệnh Hayabusa2 của Nhật Bản.

Sự khác biệt này cho thấy Bennu có thể đã hình thành hoặc tiến hóa trong một môi trường không gian khác biệt, có thể là trong các đám mây phân tử lạnh – nơi điều kiện thuận lợi cho sự hình thành các hợp chất pyrimidine.

Phát hiện này cung cấp bằng chứng mạnh mẽ rằng các phân tử nền tảng của sự sống có thể hình thành trong không gian mà không cần đến điều kiện trên Trái Đất.

Ý nghĩa và ứng dụng khoa học

Nghiên cứu về Bennu mang lại nhiều ý nghĩa quan trọng đối với việc hiểu nguồn gốc sự sống.

1. Thứ nhất, nó củng cố giả thuyết rằng tiểu hành tinh và thiên thạch có thể đã mang các hợp chất tiền sinh học đến Trái Đất hàng tỷ năm trước, đóng vai trò như “người vận chuyển” các thành phần cần thiết cho sự sống.
2. Thứ hai, Bennu cung cấp một “mẫu chuẩn” để so sánh với các thiên thạch rơi xuống Trái Đất. Nhờ đó, các nhà khoa học có thể phân biệt giữa các hợp chất có nguồn gốc ngoài Trái Đất và những chất bị nhiễm tạp sau khi tiếp xúc với môi trường Trái Đất.
3. Thứ ba, nghiên cứu mở rộng hiểu biết về hóa học tiền sinh học trong hệ Mặt Trời sơ khai. Việc tìm thấy các phân tử phức tạp trong môi trường không gian cho thấy sự sống có thể không phải là hiện tượng hiếm gặp, mà có thể phổ biến hơn trong vũ trụ.

Ngoài ra, phát hiện này cũng có thể giúp định hướng các sứ mệnh không gian trong tương lai, đặc biệt là việc tìm kiếm dấu hiệu sự sống trên các hành tinh và vệ tinh khác.

Kết luận

Việc phát hiện đầy đủ các nucleobase trong mẫu tiểu hành tinh Bennu là một bước tiến lớn trong việc giải mã nguồn gốc sự sống trên Trái Đất.

Kết quả này không chỉ củng cố giả thuyết rằng sự sống có thể bắt nguồn từ vũ trụ, mà còn mở ra những hướng nghiên cứu mới về hóa học tiền sinh học và khả năng tồn tại sự sống ngoài Trái Đất.

Trong tương lai, với việc tiếp tục phân tích mẫu Bennu và các sứ mệnh không gian mới, con người có thể tiến gần hơn đến việc trả lời câu hỏi: chúng ta đến từ đâu trong vũ trụ rộng lớn này?

Nguồn

DOI: 10.1038/s41550-024-02472-9