Mẫu Ryugu hé lộ gì về nước và nguyên liệu của sự sống?

Trong hộp trưng bày của Science Museum có một hạt đá Ryugu chỉ dài khoảng 2 milimet. Hạt đá ấy không tự nó giải đáp nguồn gốc sự sống, nhưng các mẫu vật cùng được tàu Hayabusa2 mang về đã hé lộ một điều quan trọng: tiểu hành tinh có thể lưu giữ nước, muối và những hợp chất hữu cơ liên quan đến hóa học của sự sống. [1]

Phát hiện này giúp trả lời một phần câu hỏi vì sao Trái Đất, một hành tinh đá hình thành trong vùng tương đối nóng, lại có nước và nguyên liệu hóa học phức tạp. Ryugu không chứng minh toàn bộ những thành phần ấy đã đến Trái Đất theo một con đường duy nhất. Nó cho thấy việc vận chuyển chúng bằng các thiên thể nhỏ là một khả năng có cơ sở vật chất cụ thể. [1]

Vì sao một hạt đá nhỏ lại đáng chú ý?

Ryugu là một tiểu hành tinh rộng khoảng 900 mét, có hình gần giống viên kim cương và chuyển động quanh Mặt Trời trên quỹ đạo nằm giữa vùng quỹ đạo của Trái Đất và sao Hỏa. Hạt đá được trưng bày có kích thước khoảng 2,1 x 1,7 milimet. Giá trị của nó không nằm ở độ lớn mà ở nguồn gốc đã được xác định: con người lấy mẫu trực tiếp từ tiểu hành tinh rồi đưa về trong khoang kín. [1]

Điều đó khác với việc nghiên cứu một thiên thạch được nhặt trên mặt đất. Khi vật thể đã xuyên qua khí quyển và nằm trong môi trường Trái Đất, nhà nghiên cứu phải tính đến nhiệt do quá trình đi vào khí quyển, thời tiết và khả năng nhiễm vật chất xung quanh. Mẫu lấy trực tiếp cho phép liên hệ thành phần quan sát được với Ryugu rõ ràng hơn, dù quy trình thu thập và phân tích vẫn phải kiểm soát ô nhiễm. [1]

Ryugu còn được ví như một viên nang thời gian vì thành phần của nó ít biến đổi kể từ giai đoạn hệ Mặt Trời hình thành khoảng 4,6 tỷ năm trước. Có thể hình dung hạt đá như một mảnh nhỏ còn lại từ bản thảo cũ: nó không kể trọn câu chuyện, nhưng vật liệu bên trong có thể phản ánh điều kiện của môi trường nơi nó ra đời. [1]

Hayabusa2 đã đưa vật liệu ấy về bằng cách nào?

Tàu Hayabusa2 của Cơ quan Thám hiểm Hàng không Vũ trụ Nhật Bản, JAXA, đến Ryugu vào năm 2018 và dành khoảng 18 tháng khảo sát thiên thể này. Trong một lần tiếp xúc bề mặt, tàu bắn đầu đạn tantalum để vật liệu văng vào phễu thu mẫu. Một thiết bị khác dùng khối đồng tạo hố va chạm, làm lộ phần vật liệu được che chắn dưới bề mặt. [1]

Việc lựa chọn tantalum và đồng còn hỗ trợ nhận biết dấu vết do thiết bị để lại, bởi hai kim loại này được mô tả là không tồn tại tự nhiên trên Ryugu. Nếu chúng xuất hiện trong quá trình phân tích, nhóm nghiên cứu có căn cứ để nhận diện khả năng nhiễm từ thao tác lấy mẫu. Khoang chứa sau đó trở về Trái Đất và hạ cánh tại Woomera, miền nam Australia, vào tháng 12/2020. [1]

Những bước ấy quan trọng vì mẫu rất nhỏ. Với lượng vật liệu hạn chế, một dấu vết từ thiết bị cũng có thể làm sai cách diễn giải thành phần. Nguồn gốc rõ ràng, cách lấy mẫu được ghi nhận và dấu hiệu ô nhiễm có thể nhận biết khiến từng hạt đá cung cấp nhiều thông tin hơn kích thước của nó gợi ra. [1]

Nước và năm bazơ nói lên điều gì?

Các phân tích trên tập hợp mẫu Ryugu phát hiện một giọt nước chứa muối và vật chất hữu cơ. Các mẫu cũng được ghi nhận có adenine, guanine, cytosine, thymine và uracil. Đây là năm bazơ thường được gọi giản lược là những “chữ cái” của mã di truyền: DNA dùng A, G, C và T, còn RNA dùng U thay cho T trong bộ bốn bazơ quen thuộc. [1]

Cách gọi “chữ cái” giúp hình dung vai trò của bazơ, nhưng không nên hiểu rằng một vài bazơ tự động tạo nên mã di truyền. Giống như những chữ rời chưa phải là một cuốn sách, các phân tử riêng lẻ chưa phải DNA, RNA, tế bào hay sinh vật. Ryugu vì thế không phải bằng chứng về sự sống ngoài Trái Đất; phát hiện chỉ liên quan đến những nguyên liệu hóa học có thể tham gia các quá trình tiền sinh học. [1]

Cũng cần tách hạt đá trong bảo tàng khỏi toàn bộ kết quả phân tích của sứ mệnh. Science Museum mô tả nước, vật chất hữu cơ và năm bazơ trong các mẫu Ryugu nói chung, chứ không xác định tất cả cùng nằm trong riêng hạt 2 milimet đang trưng bày. Hạt ấy là đại diện hữu hình cho bộ mẫu được mang về, không phải chiếc hộp thu nhỏ chứa mọi phát hiện. [1]

Đường tuyết liên quan gì đến nước trên Trái Đất?

Khi hệ Mặt Trời còn trẻ, khí và bụi tạo thành một đĩa vật chất quanh Mặt Trời. Trong đĩa này có ranh giới thường được gọi là đường tuyết. Phía ngoài ranh giới đủ lạnh để nước đóng băng, còn vùng trong nóng hơn. Trái Đất hình thành ở phía trong, vì vậy nguồn gốc lượng nước xuất hiện về sau trở thành một câu hỏi quan trọng. [1]

Theo cách giải thích được nêu cho Ryugu, thiên thể mẹ của nó hình thành ở vùng ngoài lạnh giá rồi dịch chuyển vào trong hệ Mặt Trời. Nếu những tiểu hành tinh có lịch sử tương tự va chạm với Trái Đất sơ khai, chúng có thể mang theo nước và hợp chất hữu cơ. Các mẫu Ryugu cho thấy loại vật liệu được đề xuất trong cơ chế vận chuyển ấy thực sự có thể cùng tồn tại trên một thiên thể nhỏ. [1]

Tuy vậy, sự hiện diện của nước trên Ryugu không cho biết tiểu hành tinh cùng loại đã cung cấp bao nhiêu nước cho Trái Đất. Mẫu vật giúp xác nhận khả năng chuyên chở, còn tỷ lệ đóng góp là một câu hỏi khác. Phân biệt hai vấn đề này tránh biến một mắt xích hợp lý thành lời giải duy nhất cho lịch sử nước của hành tinh. [1]

Ryugu thay đổi cách nhìn về nguồn gốc sự sống ra sao?

Ý nghĩa lớn nhất của các mẫu Ryugu nằm ở giai đoạn trước khi sự sống xuất hiện. Một hành tinh muốn phát triển hóa học tiền sinh học cần có vật liệu phù hợp, nhưng những vật liệu đó không nhất thiết đều được tạo ra tại chính nơi chúng được sử dụng. Chúng có thể hình thành hoặc được bảo tồn ở vùng lạnh hơn, sau đó di chuyển nhờ các thiên thể nhỏ. [1]

Hạt đá dài khoảng 2 milimet vì thế mở ra một góc nhìn rộng hơn nhiều: lịch sử hóa học của Trái Đất có thể gắn với sự trao đổi vật chất trên quy mô toàn hệ Mặt Trời. Ryugu chưa kể được sự sống bắt đầu thế nào, nhưng nó giúp làm rõ một bước đi trước đó: nước và các thành phần hữu cơ có thể đã trải qua hành trình rất dài trước khi đến gần một hành tinh đá. [1]