Các vật liệu hình thành nên các khối xây dựng sự sống trên Trái đất đã được tìm thấy trong các đĩa hình thành hành tinh xa xôi có cùng kích thước với Hệ Mặt trời.
Hệ Mặt trời của chúng ta hình thành từ một vòng vật chất vũ trụ đầy bụi bao quanh Mặt trời, khi ngôi sao chủ của chúng ta vẫn chỉ là một ngôi sao mới sinh.
Vành đai này – được gọi là đĩa tiền hành tinh – chứa các vật chất rắn kết hợp với nhau nhờ lực hấp dẫn theo thời gian, cuối cùng phát triển thành các hành tinh quay quanh Mặt trời mà chúng ta thấy ngày nay.
Nghiên cứu các ngôi sao trẻ khác và các đĩa tiền hành tinh của chúng cho phép các nhà thiên văn học phân tích các điều kiện có thể dẫn đến sự hình thành Hệ Mặt trời của chúng ta và thậm chí có thể là sự phát triển của sự sống trên Trái đất.
Tiến sĩ John Ilee là nhà vật lý thiên văn nghiên cứu về sự hình thành sao và hành tinh tại Đại học Leeds.
Sử dụng Mảng milimet lớn Atacama (ALMA) ở Chile, ông và các đồng nghiệp đã xác định được các phân tử hữu cơ trong các đĩa tiền hành tinh xung quanh các ngôi sao trẻ, có thể chỉ ra các khối xây dựng cần thiết cho sự phát triển của sự sống hữu cơ.
Những đĩa này nằm cách Trái đất khoảng 300 đến 500 năm ánh sáng, vì vậy chúng ta thực sự đang nhìn thấy những đĩa này khi chúng xuất hiện cách đây 300 đến 500 năm.
Các khu vực mà các đĩa này tồn tại là một số khu vực hình thành sao gần nhất với Hệ Mặt trời của chúng ta, điều đó có nghĩa là chúng ta có thể có được một cái nhìn tuyệt vời về chúng.
So với các công cụ trước đây, ALMA đã tăng đáng kể khả năng quan sát của chúng tôi. Nó kết hợp độ nhạy cực cao với độ phân giải không gian cao.
Điều này có nghĩa là chúng tôi có thể phát hiện sự phát xạ mờ ở quy mô nhỏ, điều này rất cần thiết cho nghiên cứu của chúng tôi.
Chúng tôi đã tìm kiếm ‘dấu vân tay’ duy nhất của các phân tử này trong dữ liệu ALMA, dữ liệu này rất mờ, nhưng nhờ chất lượng vượt trội của dữ liệu, chúng tôi có thể phát hiện ra sự phát xạ của chúng.
Những phân tử này đã được phát hiện trong các đĩa tiền hành tinh trước đây, nhưng thực tế là chúng ta đã có thể có được những quan sát được cải thiện như vậy có nghĩa là sự phong phú của những phân tử này cao hơn nhiều so với suy nghĩ trước đây.
Ngoài ra, chúng nằm ở các vùng đĩa ‘bên trong’, trong khoảng 50 đơn vị thiên văn, có tỷ lệ gần bằng Hệ Mặt trời của chúng ta.
Điều này có nghĩa là chúng tôi đang tìm thấy một lượng đáng kể các vật liệu tiền sinh học (tạo thành các khối xây dựng của sự sống) ở quy mô tương tự như một hệ thống hành tinh như của chúng ta.
Các phát hiện cho thấy thành phần hóa học của các đĩa dường như đang hình thành các hành tinh tương tự như thành phần của Hệ Mặt trời của chúng ta.
Tuy nhiên, chúng ta không biết liệu điều này có cần thiết để hình thành các hành tinh hay không.
Để điều tra điều này, chúng ta cần nghiên cứu thành phần của một mẫu đĩa tiền hành tinh lớn hơn nhiều và có ý nghĩa thống kê.
Đây là điều mà ALMA sẽ làm được trong thời gian tới.
Các phân tử hữu cơ phức tạp được tìm thấy trong các môi trường khác nhau trong không gian, chẳng hạn như các đám mây khí và bụi khổng lồ cuối cùng sẽ hình thành các ngôi sao.
Các nghiên cứu đã gợi ý rằng các phân tử như thế này là ‘nguyên liệu thô’ để tạo nên các phân tử là thành phần thiết yếu trong hóa học sinh học trên Trái đất – bao gồm những thứ như đường và cơ sở của axit ribonucleic (RNA).
Tuy nhiên, nhiều môi trường nơi chúng ta tìm thấy các phân tử hữu cơ phức tạp này lại cách khá xa nơi chúng ta nghĩ rằng các hành tinh hình thành.
Chúng tôi muốn hiểu thêm về vị trí và số lượng các phân tử này có mặt ở nơi sinh ra các hành tinh – các đĩa tiền hành tinh.
Mặc dù chúng tôi không thể nói điều đó một cách chắc chắn, nhưng thông điệp mang về nhà là chúng tôi tìm thấy các phân tử ‘tiền sinh học’ này với số lượng lớn và ở khoảng cách từ ngôi sao mẹ của chúng có kích thước tương tự như Hệ Mặt trời của chúng ta.
Vì vậy, điều đó cho thấy các nguyên liệu thô cho sự sống rất phong phú trong đĩa vật chất hình thành nên các hành tinh.
Ba trong số các đĩa trong mẫu của chúng tôi xoay quanh các ngôi sao T Tauri, là phiên bản trẻ hơn của các ngôi sao tương tự như Mặt trời của chúng ta.
Ba vật thể này đại diện cho một giai đoạn tiến hóa sao trẻ có thể tiếp tục hình thành một hệ hành tinh tương tự như hệ hành tinh của chúng ta.
Chúng tôi muốn biết làm thế nào các phân tử đến đó. Có phải chúng đã được hình thành tại chỗ bởi các phản ứng hóa học trong đĩa?
Hay chúng được kế thừa từ giai đoạn hình thành sao trước đó khi đĩa được tập hợp từ một đám mây khí và bụi lớn?
Trả lời những câu hỏi này sẽ là một trong những bước tiếp theo của chúng tôi.
Cuộc phỏng vấn này ban đầu xuất hiện trong số tháng 2 năm 2023 của Tạp chí BBC Sky at Night .