Như bạn đã biết, phốt pho có trong DNA và màng tế bào và là nguyên tố thiết yếu cho sự sống. Nhưng phốt pho xuất hiện ở Trái Đất thời kỳ đầu như thế nào? Điều này có phần bí ẩn. Các nhà thiên văn học hiện đã sử dụng khả năng kết hợp của ALMA và tàu thăm dò Rosetta của Cơ quan Vũ trụ Châu Âu để theo dõi hành trình của phốt pho từ vùng hình thành sao đến sao chổi. Nghiên cứu này lần đầu tiên cho thấy các phân tử chứa phốt pho được hình thành như thế nào, nguyên tố này được sao chổi mang theo như thế nào và các phân tử cụ thể đóng vai trò quan trọng ra sao trong sự khởi đầu của sự sống trên Trái Đất. Kết quả nghiên cứu được công bố trên Tạp chí hàng tháng của Hội Thiên văn học Hoàng gia.
"Sự sống bắt đầu trên Trái đất cách đây khoảng 3,6 tỷ năm, nhưng chúng ta vẫn chưa biết quá trình nào khiến điều đó trở nên khả thi", Víctor Rivila, tác giả chính của nghiên cứu mới cho biết. Những kết quả mới từ Mảng Atacama Large Millimeter/submillimeter (ALMA), một sự hợp tác giữa Đài quan sát Nam Âu (ESO) và thiết bị ROSINA trên Rosetta, cho thấy rằng phốt pho monoxide là một mảnh ghép quan trọng trong câu đố về nguồn gốc sự sống. Với ALMA, các quan sát chi tiết về vùng hình thành sao AFGL 5142 đã được thực hiện, cho phép các nhà thiên văn học xác định chính xác vị trí hình thành các phân tử chứa phốt pho như phốt pho monoxide.
Các ngôi sao và hệ hành tinh mới xuất hiện trong các vùng khí và bụi giống như đám mây giữa các ngôi sao, khiến những đám mây giữa các vì sao này trở thành nơi lý tưởng để bắt đầu tìm kiếm các khối xây dựng nên sự sống. Các quan sát của ALMA cho thấy các phân tử chứa phốt pho được tạo ra trong quá trình hình thành các ngôi sao khổng lồ. Khí phun ra từ các ngôi sao trẻ khổng lồ mở ra các khoang trong các đám mây giữa các vì sao, và các phân tử chứa phốt pho hình thành trên thành khoang thông qua tác động kết hợp của các cú sốc và bức xạ từ các ngôi sao mới sinh. Các nhà thiên văn học cũng phát hiện ra rằng phốt pho monoxit là phân tử chứa phốt pho có nhiều nhất trong thành hang động. Sau khi tìm kiếm phân tử này trong các vùng hình thành sao bằng ALMA, nhóm nghiên cứu châu Âu đã tiếp tục nghiên cứu một vật thể trong Hệ Mặt trời của chúng ta:
Đây chính là sao chổi 67P/Churyumov–Gerasimenko nổi tiếng hiện nay. Ý tưởng là theo dõi các hợp chất chứa phốt pho này. Nếu các bức tường của khoang sụp đổ để hình thành một ngôi sao, đặc biệt là một ngôi sao nhỏ hơn như Mặt trời, phốt pho monoxit có thể đóng băng và bị mắc kẹt trong các hạt bụi băng giá bao quanh ngôi sao mới. Ngay cả trước khi các ngôi sao hình thành hoàn chỉnh, những hạt bụi này đã kết tụ lại với nhau tạo thành sỏi, đá và cuối cùng là sao chổi, đóng vai trò là chất vận chuyển phốt pho monoxit. ROSINA, viết tắt của Máy quang phổ quỹ đạo Rosetta dùng để phân tích ion và trung tính, đã thu thập dữ liệu về 67P trong hai năm Rosetta quay quanh sao chổi.
Các nhà thiên văn học trước đây đã tìm thấy dấu hiệu của phốt pho trong dữ liệu ROSINA nhưng không biết phân tử nào đã đưa nó đến đó. Kathrin Altwegg, nhà nghiên cứu chính tại Rosina và là một trong những tác giả của nghiên cứu mới, cho biết: Tại một hội nghị, một nhà thiên văn học nghiên cứu các vùng hình thành sao bằng ALMA đã tìm thấy manh mối về phân tử này: Bà ấy nói rằng phốt pho monoxide là một ứng cử viên rất có khả năng, vì vậy tôi đã quay lại dữ liệu của chúng tôi và tìm thấy nó! Việc phát hiện đầu tiên về phốt pho monoxit trên sao chổi có thể giúp các nhà thiên văn học kết nối các vùng hình thành sao trở về tận Trái Đất.
Tiến sĩ Rivera, một nhà nghiên cứu tại Đài quan sát thiên văn Arcetri thuộc Viện Vật lý thiên văn quốc gia Ý (INAF), cho biết: "Dữ liệu kết hợp từ ALMA và ROSINA đã tiết lộ sự tồn tại của một đường hóa học trong suốt quá trình hình thành sao, trong đó phốt pho monoxit đóng vai trò chủ đạo". Phốt pho rất cần thiết cho sự sống như chúng ta đã biết, và vì sao chổi rất có thể đã mang một lượng lớn hợp chất hữu cơ đến Trái Đất, nên việc phát hiện ra phốt pho monoxit trong sao chổi 67P có thể củng cố mối liên hệ giữa sao chổi và sự sống trên Trái Đất. Hành trình hấp dẫn này có thể được ghi lại nhờ nỗ lực hợp tác giữa các nhà thiên văn học.
Việc phát hiện ra phốt pho monoxit rõ ràng là nhờ vào sự hợp tác liên ngành giữa các kính thiên văn trên Trái Đất và các thiết bị trên không gian. "Hiểu được nguồn gốc vũ trụ của chúng ta, bao gồm cả việc các điều kiện hóa học phổ biến thuận lợi cho sự xuất hiện của sự sống như thế nào, là một chủ đề chính trong vật lý thiên văn hiện đại", Leonardo Testi, nhà thiên văn học ESO và Giám đốc điều hành ALMA châu Âu kết luận. Trong khi ESO và ALMA tập trung vào việc quan sát các phân tử trong các hệ hành tinh trẻ xa xôi, các sứ mệnh của ESA như Rosetta cho phép chúng ta trực tiếp khám phá kho hóa chất bên trong Hệ Mặt trời của chúng ta. Sự hợp tác giữa các cơ sở mặt đất và không gian hàng đầu thế giới thông qua quan hệ đối tác giữa ESO và ESA là một tài sản vô cùng giá trị.
Bokeyuan｜www.bokeyuan.net
Bác Khắc Nguyên | Nghiên cứu/Từ: Đài quan sát Nam Âu
Tạp chí tham khảo: arXiv, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society
Trích dẫn: arXiv:1911.11647
BoKeYuan｜Khoa học, công nghệ, nghiên cứu, khoa học phổ thông
