Không lâu sau khi Trái Đất hình thành (cách đây 4,5 tỷ năm), sự sống nguyên thủy bắt đầu nảy nở trên hành tinh chúng ta. Bằng chứng hóa thạch vi khuẩn lam ở hòn đảo lớn nhất thế giới Greenland (Đan Mạch) có niên đại 3,7 tỷ năm (được xem là lâu đời nhất) đã nói lên điều đó.
Đã gần 200 năm kể từ ngày hai nhà khoa học Đức Matthias Jakob Schleiden và Theodor Schwann phát hiện tế bào là đơn vị cơ bản tạo nên cấu trúc và chức năng của các cơ quan và tổ chức sinh vật sống vào năm 1839, đến nay, câu hỏi "Sự sống nguyên thủy trên hành tinh hình thành như thế nào?" vẫn đang được các nhà khoa học ngày đêm tìm kiếm đáp án.
Con người càng hiện đại thì càng muốn tìm hiểu cội nguồn hình thành nên chính mình để hy vọng tạo bước đệm trả lời cho câu hỏi tiếp theo "Loài người không cô đơn trong vũ trụ?".
Hành trình ấy thêm một lần nữa có bước tiến mới, hãy cùng Quanta Magazine (Mỹ) theo chân các nhà khoa học để tìm hiểu vấn đề.
Biển sâu là bảo tàng tự nhiên lớn nhất trên Trái Đất, nó chứa nhiều lịch sử hơn tất cả các bảo tàng trên mặt đất cộng lại, và đến tận bây giờ chúng ta mới thâm nhập vào thế giới đó. Khi loài người chúng ta bắt đầu lặn sâu xuống biển, chúng ta mới hiểu đại dương lớn và sâu thẳm đến mức nào. Lãnh địa rộng lớn ấy dù lạnh lẽo và áp lực khủng khiếp ra sao thì sự sống vẫn mặc nhiên tồn tại mà không cần ánh sáng Mặt Trời…
Sự sống của vi sinh vật trên Trái Đất có khả năng hình thành và phát triển ở những nơi không thể tin được. Chúng có thể được tìm thấy trong suối nước nóng, ở sa mạc khô cằn khắc nghiệt, trong các hồ chứa axit, dưới lớp băng dày lạnh giá ở hai cực, hay hàng km trên bầu trời cũng như sâu hàng km dưới đáy đại dương.
SỰ SỐNG NỚI KHÔNG CÓ MẶT TRỜI
Trong số môi trường đó, đáy đại dương là môi trường khắc nghiệt không thể tưởng tượng nổi. Ở độ sâu hàng chục nghìn mét thuộc tầng sâu nhất đại dương là lãnh địa âm u của nơi không có ánh sáng Mặt Trời, nơi nhiệt độ nước luôn ở trên vài độ so với mức đóng băng, nơi áp suất nước khổng lồ có thể nghiền nát tất cả... Vậy mà, nơi đó vẫn đang tồn tại một trong những môi trường có đa dạng sự sống phong phú nhất hành tinh.
Cho đến nay, các nhà khoa học đã dành nhiều thập kỷ để nghiên cứu cách thức và nơi các vi khuẩn tồn tại và thậm chí phát triển mạnh bên dưới các đại dương, cách xa Mặt Trời. Hầu hết các công việc đó đã tập trung vào trầm tích biển, bùn, các tảng đá bazan (kết quả của dung nham ngầm) ở những nơi kéo dài hàng km dưới nước.
Đó là lần đầu tiên các nhà khoa học nhận ra trên Trái Đất có những hệ sinh thái không phụ thuộc vào Mặt Trời. Các vi khuẩn nơi đáy biển sâu được cung cấp năng lượng không phải bằng năng lượng mặt trời, mà bởi các khoáng chất và hóa chất được giải phóng tại các lỗ thông hơi thủy nhiệt dưới đáy đại dương.
Sự sống của các vi khuẩn này đã đặt ra 2 câu hỏi lớn cho giới khoa học: "Đâu là giới hạn lớn nhất của sinh vật sống?" và "Dạng sống thích nghi cao với môi trường khắc nghiệt như vậy có đang tồn tại ở một thế giới khác Trái Đất không?".
Khi các nhà khoa học tiếp tục tìm thấy vi khuẩn tồn tại ở độ sâu ngày càng lớn dưới đáy biển, họ bắt đầu nghi ngờ rằng sự kết hợp hoàn hảo các thành phần của đá và nước có thể đủ để duy trì sự sống ở hầu hết mọi nơi.
Miền bên dưới đáy biển có thể được chia thành hai chế độ riêng biệt: Trầm tích và đá. Theo ước tính của các nhà khoa học, ở đó có khoảng 1030 tế bào đang tồn tại. Hàng triệu hoặc thậm chí một tỷ tế bào vi sinh vật có thể sống trong một centimet khối của trầm tích và đá đó.
Càng xuống sâu xuống đáy biển, giới nghiên cứu phát hiện số lượng tế bào giảm đi, tuy nhiên, chúng sống rất chậm, hiếm khi phân chia và mức tiêu thụ năng lượng của chúng ở những thời điểm nhất định thấp hơn 6 bậc so với tế bào sống trong môi trường bề mặt.
Steve D'Hondt , một nhà hải dương học tại Đại học Rhode Island (Mỹ), gọi chúng là các tế bào zombie.
Tháng 3/2020, một nhóm các nhà khoa học ở Nhật Bản đã báo cáo sự sống trong các tảng đá bazan được thu thập bởi một cuộc thám hiểm khoan năm 2010 đã chạm tới 120 mét vào lớp vỏ dưới đại dương. Các tảng đá bazan này có độ tuổi từ 33 triệu đến 104 triệu năm. Khi nó hình thành, khủng long đang đi trên Trái Đất.
Và họ phát hiện số lượng vi khuẩn dồi dào tại đây. Họ cho rằng vi khuẩn tồn tại nhờ các chất hữu cơ bị mắc kẹt trong các khoáng chất có trong đá bazan.
Không dừng ở đó, tại những mỏ sâu ở Nam Phi và Canada - nơi có những tảng đá lớn hơn hàng tỷ năm so với các tảng đá bazan lâu đời nhất dưới đáy biển - các nhà khoa học vẫn tìm thấy dấu hiệu của sự sống.
Họ cũng đã tìm thấy bằng chứng cho thấy những vi khuẩn đó tồn tại bằng cách lấy năng lượng từ quá trình phi sinh học gọi là phóng xạ, trong đó bức xạ do đá phát ra phản ứng với nước trong hệ thống để giải phóng hydro, sau đó các tế bào sử dụng dưới dạng nhiên liệu.
Điều đó đặt ra một câu hỏi hấp dẫn cho các nhà khoa học: Liệu quá trình phóng xạ có thể là một quá trình thay thế thúc đẩy phần lớn sự sống dưới đáy đại dương? Đó cũng là cách sự sống bắt đầu dưới lòng đất và đáy đại dương thời Trái Đất nguyên thủy và tại một thời điểm ngẫu nhiên giữa đá và nước, vi sinh vật đã tìm đường lên bề mặt và sống bằng cách khai thác năng lượng Mặt Trời (sự sống bề mặt phụ thuộc vào quang hợp và sự sống dưới bề mặt phụ thuộc vào phóng xạ).
Điều này dẫn đến nhận định rằng: Công thức cho sự sống có thể ít nghiêm ngặt hơn dự kiến trước đây. Nghĩa là, có thể ở nơi càng khắc nghiệt, vi sinh vật vẫn có cách để thích nghi với môi trường đó. Và cũng tại môi trường đó, nếu đặt các vi sinh vật trên bề mặt vào, chúng sẽ chết.
Bức tranh dần hiện lên: Những thế giới vi khuẩn mới được phát hiện ở bên trong những tảng đá bazan cổ sâu dưới đáy đại dương - nơi không có ánh sáng Mặt Trời - có thể mở ra khả năng lớn hơn về sự sống tồn tại ở những nơi khác trong vũ trụ.
Điều này có nghĩa là, ở đâu đó ngoài vụ trụ, nơi tưởng chừng sự sống Trái Đất không thể tồn tại được thì vẫn có những dạng sống thích nghi cao với sự khắc nghiệt đó.
"Điều đó, đến lượt nó, có ý nghĩa quan trọng đối với việc tìm kiếm sự sống trên sao Hỏa, mặt trăng Enceladus của sao Thổ và ngoại hành tinh ngoài Hệ Mặt Trời của chúng ta. Với sự phổ biến của nước và đá núi lửa trong toàn vũ trụ, sự sống có thể đã bắt đầu ở bất cứ đâu" - Martin Fisk , nhà sinh thái học đại dương tại Đại học bang Oregon (Mỹ) kết luận.
Bài viết sử dụng nguồn: Quanta Magazine
* Đọc bài cùng tác giả Trang Ly tại đây.