Về lý thuyết, sự sống có thể tiến hóa khác cách hiểu của chúng ta hiện giờ

Gấu nước có thể tồn tại khá tốt ngoài không gian

Trong phần trước, chúng ta đã nghe phân tích của Giáo sư Robin Wordsworth chuyên về Khoa học Trái đất và Hành tinh tại Đại học Harvard và Giáo sư Charles Cockell chuyên về Sinh học vũ trụ tại Khoa Vật lý và Thiên văn học thuộc Đại học Edinburgh về cách sinh vật trên Trái đất có thể tiến hóa để thích nghi với áp suất và nhiệt độ ngoài không gian.

Con người đã tạo ra các khí gel silica có mật độ và độ dẫn nhiệt cực thấp. Mặc dù không có chất sinh học tương đương nào, các tác giả viết rằng "nhiều sinh vật tồn tại trong tự nhiên tạo ra các cấu trúc silica phức tạp".

Trên thực tế, một số tảo cát có thể tạo ra các cấu trúc silica bằng cách thao tác các hạt silica nhỏ hơn những hạt được sử dụng trong quy trình sản xuất của chúng ta. Các khí gel được sản xuất từ vật liệu hữu cơ có đặc điểm tương tự như khí gel nhân tạo. Theo hai tác giả, nhờ vậy mà có thể sản xuất vật liệu cách điện cao từ nguyên liệu sinh học hoặc thậm chí trực tiếp từ các sinh vật sống.

Các tác giả tính toán rằng các loại cấu trúc này có thể duy trì nhiệt độ và áp suất phù hợp để duy trì nước lỏng. Wordsworth và Cockell giải thích: "Như có thể thấy, việc duy trì nhiệt độ bên trong ở mức 288 K là khả thi đối với nhiều khoảng cách quỹ đạo. Các tính toán này vốn giả định một môi trường sống trôi nổi tự do, nhưng cũng có thể áp dụng cho môi trường sống trên bề mặt của một tiểu hành tinh, mặt trăng hoặc hành tinh".

Giải bài toán mất nước và chống tia UV ngoài không gian

Một vấn đề khác là mất chất dễ bay hơi. Một môi trường không thể giữ được bầu khí quyển của nó thì không thể duy trì nhiệt độ và áp suất cần thiết cho nước lỏng. Họi giải thích: "Tất cả các vật liệu đều có một số tính thấm đối với các nguyên tử và phân tử nhỏ. Trong thời gian dài, chân không ngoài không gian đại diện cho một bồn chứa về cơ bản là vĩnh viễn đối với các loài dễ bay hơi".

Vấn đề này có thể được giải quyết bằng các màng tương tự đã duy trì áp suất và nhiệt độ. "Việc ức chế sự thoát hơi dễ dàng nhất có thể đạt được bằng cùng một phần của màng sinh học chịu trách nhiệm duy trì chênh lệch áp suất cần thiết để ổn định nước lỏng”.

Các tác giả cũng xem xét tác động của bức xạ UV vốn có thể gây tử vong nếu chiếu trực tiếp xuống sinh vật trên mặt đất mà không đi qua khí quyển. Thế nhưng, vẫn có những ví dụ về sự sống trên Trái đất đã tiến hóa để đối phó nó.

"Tuy nhiên, UV dễ dàng bị chặn lại bởi các hợp chất như silica vô định hình và sắt khử, làm giảm tia UV trong màng sinh học silic hóa và stromatolite ngày nay nhưng lại không ngăn bức xạ cần thiết cho quá trình quang hợp"

Khả năng cung cấp năng lượng mặt trời cho quá trình quang hợp bị hạn chế cũng không phải là vấn đề lớn ở nhiều nơi trong Hệ mặt trời. Các tác giả chỉ ra rằng tảo Bắc Cực phát triển trong điều kiện ánh sáng cực yếu dưới băng.

Một số loại chu trình dinh dưỡng giống như trên Trái đất sẽ là cần thiết cho điều kiện sự sống. Các tác giả nêu đề xuất là khả năng của hệ sinh thái vòng kín để xử lý các sản phẩm thải như chất hữu cơ khó phân hủy và duy trì các lớp oxy hóa khử bên trong.

Nhiệt độ cực cao bên trong Trái đất có thể giúp cho chu trình dinh dưỡng. Thế nhưng, nếu không có những điều kiện cực đoan đó thì sao? Hai nhà khoa học nêu "một hệ sinh thái khép kín hoàn toàn trong không gian sẽ cần một số ngăn bên trong để thiết lập các lớp hóa học và sinh vật chuyên biệt có khả năng phân hủy các sản phẩm chất thải khó phân hủy".

Cần thay đổi về quan niệm về nền tảng của sự sống

Trong bài nghiên cứu, các tác giả đề cập đến các yếu tố khác như kích thước tế bào và các yếu tố hạn chế kích thước của các sinh vật đơn bào và các sinh vật lớn hơn, phức tạp hơn. Họ kết luận rằng không thể loại trừ các môi trường sống hoàn toàn tự chủ.

Hai nhà khoa học kết luận: "Về lý thuyết, một hệ thống hoàn toàn tự chủ có khả năng tái sinh và phát triển rõ ràng không bị cấm bởi bất kỳ hạn chế vật lý hoặc hóa học nào/ Do đó rất thú vị để xem xét sâu thêm ý tưởng này”

Thay vào đó, điều kiện tiên quyết là hệ thống sinh vật có thể tái tạo lớp bảo vệ sinh học hay không. Các tác giả chỉ ra rằng sự sống quang hợp hiện tại có thể tạo ra silica vô định hình và polyme hữu cơ. Những vật liệu này có thể đóng vai trò là các lớp màng và ít nhất là cho thấy rằng có một con đường mà các sinh vật có thể tiến hóa để tạo ra các “bức tường” dung dưỡng sự sống.

Họ giải thích: "Một môi trường sống tự chủ hơn sẽ có thể phát triển vật liệu làm tường của riêng mình, giống như các tế bào thực vật tái tạo lớp bảo vệ của riêng chúng ở quy mô micromet”.

Chúng ta có xu hướng nghĩ rằng nếu sự sống tồn tại ở nơi khác ngoài vũ trụ, nó sẽ đi theo con đường tiến hóa giống như ở trên Trái đất. Thế nhưng, điều đó có thể không đúng trên thực tế. Họ giải thích: "Bởi vì quá trình tiến hóa của sự sống ở nơi khác có thể đã đi theo những con đường rất khác so với trên Trái đất, nên môi trường sống cũng có thể tồn tại bên ngoài môi trường sống truyền thống xung quanh các ngôi sao khác. Đó là nơi chúng sẽ có các dấu hiệu sinh học bất thường nhưng có khả năng phát hiện được”.

Các tác giả đặt câu vấn đề: "Liệu loại cấu trúc sinh học mà chúng ta thảo luận ở đây, có thể tiến hóa tự nhiên mà không cần sự can thiệp của trí thông minh không?" Họ tin rằng rằng sự sống vô tri vẫn có thể duy trì tất cả các điều kiện cần thiết để tồn tại trong môi trường ngoài Trái đất.

Hai nhà khoa học kết luận: "Sự sống trên Trái đất vẫn chưa làm được điều này, mặc dù nó chắc chắn đã thích nghi với nhiều điều kiện môi trường ngày càng mở rộng hơn theo thời gian. Việc điều tra tính khả thi của các con đường tiến hóa khác nhau của sự sống trong các điều kiện gần giống hành tinh sẽ là một chủ đề thú vị cho nghiên cứu trong tương lai".

Anh Tú