Những tia sét đã 'kích hoạt' sự sống trên Trái đất?

Minh họa sét đánh xuống Trái đất cách đây 4 tỷ năm.

Tuy nhiên, theo các nhà địa chất, các vụ sét đánh cũng quan trọng như thiên thạch để tạo ra điều kiện hoàn hảo cho sự sống trên Trái đất.

Các nhà khoa học tin rằng một lượng tối thiểu khoáng chất có mặt trên Trái đất sơ khai là nhờ hàng tỷ lần sét đánh tạo ra.

Phát hiện khoáng chất quan trọng

Một nghiên cứu đăng trên tạp chí Nature Communications do nhà khoa học Benjamin Hess của Trường Trái đất và Môi trường, thuộc ĐH Leeds (Anh) đứng đầu đã xem xét khả năng những tia sét góp phần tạo nên sự sống.

Các nhà khoa học phát hiện sự sống có thể phát triển trên những hành tinh giống Trái đất thông qua cơ chế tương tự vào bất kỳ thời điểm nào nếu điều kiện khí quyển phù hợp.

Ông Hess và đồng sự đã nghiên cứu một mẫu fulgurite đặc biệt lớn và nguyên sơ. Đây là một loại đá được tạo ra khi sét đánh xuống mặt đất. Mẫu này được hình thành khi sét đánh vào một ngôi nhà ở Glen Ellyn, bang Illinois (Mỹ) vào năm 2016 và được tặng cho khoa Địa chất tại Trường Cao đẳng Wheaton gần đó.

Các nhà nghiên cứu của ĐH Leeds ban đầu quan tâm đến cách fulgurite được hình thành nhưng sau đó họ bị cuốn hút khi phát hiện ra trong mẫu ở Glen Ellyn có một lượng khoáng chất phốt pho rất bất thường gọi là schreibersite.

Phốt pho cần thiết cho sự sống và đóng vai trò quan trọng trong tất cả các quá trình sống từ vận động đến tăng trưởng và sinh sản. Phốt pho có mặt trên Trái đất từ thuở sơ khai và nằm trong các khoáng chất không thể hòa tan trong nước, tuy nhiên, schreibersite lại có thể.

Ông Hess đang là nghiên cứu sinh tại ĐH Yale, bang Connecticut (Mỹ) cho biết, “nhiều người tin rằng sự sống trên Trái đất bắt nguồn từ vùng nước nông bề mặt theo khái niệm “ao nhỏ ấm áp” nổi tiếng của nhà khoa học Darwin”.

“Hầu hết các mô hình về cách thức sự sống có thể hình thành trên bề mặt Trái đất đều cho thấy các thiên thạch mang theo một lượng nhỏ schreibersite.

Nghiên cứu của chúng tôi lại tìm thấy một lượng tương đối lớn shreibersite trong fulgurite” – ông nói – “Sét đánh vào Trái đất thường xuyên, điều này chứng minh phốt pho cần thiết cho nguồn gốc sự sống trên bề mặt Trái đất không chỉ dựa vào các vụ va chạm của thiên thạch.

Có lẽ quan trọng hơn, điều này còn có nghĩa là việc hình thành sự sống trên Trái đất khác vẫn có thể xảy ra rất lâu sau khi các vụ va chạm với thiên thạch trở nên hiếm hoi”.

Nhóm nghiên cứu ước tính, các khoáng chất phốt pho tạo ra từ các tia sét vượt quá các khoáng chất từ thiên thạch khi Trái đất khoảng 3,5 tỷ năm (bằng tuổi của các hóa thạch vi mô được biết đến sớm nhất). Điều đó càng nhấn mạnh tầm quan trọng của các tia sét đối với việc hình thành sự sống trên Trái đất.

Hơn nữa, các tia sét có sức hủy diệt thấp hơn nhiều so với các vụ va chạm với thiên thạch, có nghĩa là chúng ít có khả năng gây trở ngại cho những con đường tiến hóa mong manh, trong đó sự sống có thể
phát triển.

Mẫu fulgurite được khai quật ở Glen Ellyn, Illinois (Mỹ).

Vai trò của số lượng tia sét

Sét cũng là một chủ đề thu hút sự quan tâm của các nhà khoa học khi nghĩ về sự sống trên Trái đất thuở sơ khai bởi vì nó dẫn đến việc tạo ra các khí như nitơ oxit vốn đóng vai trò trong nguồn gốc của sự sống.

Hess và các nhà nghiên cứu khác của ông đã sử dụng nghiên cứu hiện có này để điều tra và xem xét tỷ lệ sét đánh trên Trái đất thời ban đầu. Ngày nay, chúng ta có 560 triệu tia sét mỗi năm.

Trong khi đó, thuở Trái đất sơ khai, con số này là từ 1 đến 5 tỷ mỗi năm, trong đó 100 triệu đến 1 tỷ tia sét đánh xuống mặt đất. Trong hơn 1 tỷ năm, số lần sét đánh có thể lên đến 1 nghìn tỷ và tạo ra rất nhiều phốt pho.

Thuở sơ khai, sét đánh nhiều hơn trên Trái đất vì có nhiều carbon dioxide hơn trong khí quyển. Ông Hess cho biết, carbon dioxide góp phần vào nhiệt độ toàn cầu và nhiệt độ càng cao thì bão tố càng dữ dội và thường xuyên hơn.

“Mức độ carbon dioxide tăng cao trên Trái đất thời kỳ đầu sau khi một vật thể có kích thước bằng sao Hỏa đâm vào Trái đất và tạo ra Mặt trăng cách đây 4,5 tỷ năm. Điều này cũng giải phóng rất nhiều khí từ bên trong Trái đất, như carbon dioxide, sau đó nó bị mắc kẹt trong bầu khí quyển của Trái đất và dẫn đến nhiều sét hơn” – ông Hess giải thích.

Mảnh fulgurite được tìm thấy ở Glen Ellyn, Illinois (Mỹ).

Đánh giá của chuyên gia

Tiến sĩ, Phó Giáo sư Địa hóa Jason Harvey cùng Giáo sư Địa chất và Kiến tạo cấu trúc Sandra Piazolo tại Trường Trái đất và Môi trường thuộc ĐH Leeds đã cố vấn cho ông Hess trong dự án nghiên cứu trên.

Tiến sĩ Harvey cho biết: “Vụ bắn phá thiên thạch ban đầu là một sự kiện xảy ra một lần trong Hệ Mặt trời. Khi các hành tinh đạt đến khối lượng của chúng, việc phân phối thêm phốt pho từ các thiên thạch trở nên không đáng kể.

Mặt khác, sét không phải là một sự kiện chỉ xảy ra một lần như vậy, các yếu tố cần thiết cho việc hình thành sự sống nhờ đó có thể được chuyển đến bề mặt của một hành tinh. Điều này có nghĩa là sự sống có thể xuất hiện trên các hành tinh giống Trái đất vào bất kỳ thời điểm nào”.

Trong khi đó, Giáo sư Piazolo cho rằng: “Nghiên cứu thú vị trên mở ra cánh cửa cho một số con đường trong tương lai khi tìm kiếm và phân tích sâu về fulgurite mới trong môi trường giống Trái đất thuở sơ khai, phân tích sâu về ảnh hưởng của quá trình nung nóng đối với các khoáng chất khác để nhận ra các đặc điểm tương tự.

Bên cạnh đó là phân tích thêm về fulgurite được bảo quản đặc biệt tốt này để xác định phạm vi các quá trình vật lý và hóa học bên trong nó”.

“Tất cả những nghiên cứu trên sẽ giúp nâng cao hiểu biết của chúng ta về tầm quan trọng của fulgurite trong việc thay đổi môi trường hóa học của Trái đất theo thời gian” – Giáo sư Piazolo nói thêm.