Tin Khoa học - Công nghệ quốc tế

Sự sống khởi nguồn từ núi lửa

.

Hoạt động của núi lửa sẽ sớm có thể giải đáp các vấn đề khoa học chủ yếu về việc sự sống đã phát triển trên trái đất như thế nào.

Sự sống khởi nguồn từ núi lửa Sự sống bắt đầu trên trái đất như thế nào? Làm thế nào mà một môi trường không thể phát triển sự sống lại biến đổi thành một môi trường nuôi dưỡng sự sống? Các nhà địa chất đã có thể tìm ra một phần câu trả lời. Hai nghiên cứu độc lập vừa được nhóm các nhà khoa học thuộc CNRS công bố cho thấy rằng hoạt động của núi lửa có thể là cơ sở chính để giải đáp cả hai thắc mắc trên

Các nhà nghiên cứu tại LGLTPE1 tin rằng họ đã tìm ra nguồn gốc của sự sống trên trái đất bắt nguồn từ núi lửa bùn Isua ở Greenland. Sự kiện quan trọng này có thể đã xảy ra cách đây 3,8 tỷ năm về trước, khi trái đất vẫn bị nước bao phủ. Trưởng  nhóm nghiên cứu Francis Albarède giải thích, “hiện nay chúng tôi chứng minh được rằng, để phát triển sự sống, nước xung quanh núi lửa bùn không những cần phải có nhiệt độ phù hợp và các thành phần hóa học cần thiết, mà chúng cũng cần phải là một môi trường phi oxit (hoặc môi trường kiềm)”. Trên thực tế, trong môi trường nước có tính axit, axit amin thì không thể ổn định để tạo ra protein, một hợp chất cơ bản để hình thành sự sống.

Đá serpentinite ở Isua (Greenland)

Các nhà nghiên cứu tập trung sự chú ý của mình tới đá serpentinite được tìm thấy ở vách mạch nước nóng2. Họ đã quan sát thấy rằng mẫu đá được lấy từ Isua đã bị làm suy kiệt quặng trong các đồng vị kẽm nặng so với các mẫu đá lấy từ các môi trường tương tự, như mẫu đá lấy từ các mạch ngầm dưới nước hay còn gọi là các cột khói đen. “Cacbonat gây ra sự suy kiệt đó thì không thể tồn tại trong trong môi trường axit”, Albarède giải thích, “vì vậy chúng tôi suy luận rằng môi trường nước này thực sự phải có tính kiềm, và các núi lửa bùn Isua được xem là môi trường phù hợp nhất cho sự hình thành cuộc sống sơ khai”.

Nhưng làm thế nào những sinh vật đơn giản lại phát triển thành cơ thể sống phức tạp sử dụng khí oxy như chúng ta thấy ngày nay? Một bước tiến quan trọng mà các nhà địa chất học gọi là “biến cố oxy hóa lớn”, đã biến đổi môi trường không thể phát triển sự sống gồm cacbon dioxit và khí metan thành môi trường có chứa oxy, sự kiện này đã xuất hiện từ 2,4 tỷ năm về trước.

Fabrice Gaillard và các đồng nghiệp của ông tại ISTO3 cho rằng khởi nguồn cho sự kiện này không phải là sự xuất hiện của vi khuẩn lam (cyanobacteria) sản sinh khí oxy như quan niệm trước đây, mà là sự chuyển đổi từ hoạt động núi lửa dưới biển sang hoạt động núi lửa lộ thiên4. Trưởng nhóm nghiên cứu Gaillard cho biết, “Chúng tôi biết rằng khi các lục địa được nổi lên từ đại dương thì núi lửa bắt đầu phát khí trực tiếp vào không khí. Thông qua các tính toán nhiệt động lực, chúng tôi đã xác định được các phát tán khí dưới nước với áp suất cao làm lưu huỳnh mắc kẹt trong dung nham, trong khi đó các phát tán khí ở trong không trung lại phát ra lưu huỳnh dưới dạng khí”. Phần lưu huỳnh dư thừa cuối cùng được hòa vào nước biển và trải qua các quá trình hóa học cho phép giải phóng vào không khí khí oxy do vi khuẩn lam (cyanobacteria) sản sinh .

Biểu đồ minh họa sự biến đổi về mực nước biển, sự hình thành lục địa, 
và những biến đổi trong thành phần khí của núi lửa làm tăng lượng oxy ở ranh giới giữa thời thái cổ và đại  nguyên sinh

Gaillard kết luận, “Điều này chứng minh rằng địa chất học có vai trò quan trọng trong việc tìm hiểu quá trình oxy hóa môi trường không khí. Phương pháp này có thể được sử dụng để giải thích các điều kiện khí quyển khác nhau ở các hành tinh khác như sao Kim hoặc sao Hỏa”.   

 

(Theo CNRS)
Minh Tâm - Nguyễn Lý 

 01. Laboratoire de gesologie de Lyon: Terre, planétes et environment (CNRS / ENS / Université Lyon-I).
02. M.-L. Pón et al, “Early Archean serpentine mud volcanoes at Isua, Greenland, as a niche for early life,” PNAS, 2011.108:17639-43.
03. Institut des sciences de la terre d’Orléans (CNRS / Université de Tours) and Institut des sciences de la terre (CNRS / Université Joseph Fourier de Grenoble).
04. F.Gaillard et all., “Atmospheric oxygenation 05. Caused by a change in volcanic degassing pressure,” Nature, 2011.478: 229-232

 

 

Bản quyền thuộc về Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam.
Địa chỉ: 18 Hoàng Quốc Việt, Cầu Giấy, Hà Nội. Email: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.
Khi phát hành lại thông tin trên Website cần ghi rõ nguồn: "Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam".