NHỮNG ĐIỀU KIỆN CỦA SỰ SỐNG TRONG VŨ TRỤ
Trong Vũ Trụ chúng ta gặp một dải cực kỳ rộng của các điều kiện vật lý; nhiệt độ vật chất thay đổi từ 3 - 5 K đến 107 - l08 K, còn mật độ từ 10-22 đến l018 kg/cm3 . Giữa sự đa dạng lớn đến như vậy, nhiều khí cũng phát hiện ra những nơi (ví dụ những đám mây giữa các vì sao) mà một trong những thông số vật lý theo quan điểm của sinh học Trái Đất thuận lợi cho sự phát triển sự sống. Nhưng chỉ ở trên các hành tinh tất cả các thông số cần cho sự sống mới có thể thích hợp .
CÁC HÀNH TINH GẦN SAO. Các hành tinh phải không nhỏ hơn Sao Hoả để giữ được trên bề mặt của mình không khí và hơi nước, nhưng không được lớn như Sao Mộc và Sao Thổ vì khí quyển quá dày của chúng không cho các tia Mặt Trời xuống tới bề mặt. Tóm lại, các hành tinh kiểu như Trái Đất, Sao Kim và có thể cả Sao Thiên Vương và Sao Hải Vương trong những hoàn cảnh thuận lợi có thể thành cái nôi của sự sống. Mà những hoàn cảnh này tương đối hiển nhiên: bức xạ ổn định của sao khoảng cách đã xác định từ hành tinh đến sao bảo đảm nhiệt độ thuận lợi cho sự sống, quỹ đạo hành tinh hình tròn chỉ có ở các vùng ngoại vi của một ngôi sao hẻo lánh (nghĩa là sao đơn lẻ hoặc là thành tố của hệ sao đôi rộng lớn). Đó là điều chủ yếu. Có thường xuyên bắt gặp tổ hợp những điều kiện tương tự như vậy trong Vũ Trụ hay không?
Những ngôi sao riêng lẻ có tương đối nhiều: chúng chiếm gần một nửa số sao của Thiên Hà. Trong số chúng có khoảng 10% giống Mặt Trời về nhiệt độ và độ trưng. Thực ra còn xa thì tất cả chúng mới yên tĩnh như ngôi sao của chúng ta, nhưng khoảng một phần mười giống Mặt Trời cả về phương diện này. Những quan sát của những năm gần đây chỉ ra rằng các hệ hành tinh, có lẽ được hình thành ở phần lớn những ngôi sao có khối lượng vừa phải. Như vậy, Mặt Trời với hệ hành tinh của nó phải giống khoảng 1 % sao của Thiên Hà và như vậy cũng chẳng ít đâu: có hàng tỷ ngôi sao như vậy.
SỰ NẢY SINH SỰ SỐNG TRÊN CÁC HÀNH TINH. Vào cuối thập niên 50 của thế kỷ XX những nhà lý sinh Mỹ Xtanly Milơ, Hoan Ôrô, Lexly Orghelơ trong điều kiện của phòng thí nghiệm đã mô phỏng khí quyển sơ khai của các hành tinh (hyđrô, mêtan, amôniac, hyđrôsunphua, nước). Họ chiếu chùm tia tử ngoại vào bình hỗn hợp khí và kích hoạt bằng phóng tia lửa điện (trên các hành tinh trẻ, hoạt động núi lửa tích cực phải kèm theo các cơn giông lớn). Kết quả là từ các chất đơn giản nhất đã rất mau chóng hình thành các hợp chất thú vị vĩ dụ 12 trong 20 axít amin tạo nên tất cả prôtêin của các sinh vật trên Trái Đất và 4 trong 5 badơ tạo nên các phân tử ARN và ADN. Dĩ nhiên đây là những ''viên gạch'' cơ bản nhất mà từ đó theo các quy tắc rất phức tạp đã tạo nên các sinh vật Trái Đất. Cho đến nay vẫy chưa hiểu rõ các quy tắc đó được thiên nhiên hình thành và củng cố như thế nào trong các phân tử ARN và ADN.
CÁC VÙNG SỰ SỐNG. Các nhà sinh học không thấy cơ sở nào khác cho sự sống ngoài các phân tử hữu cơ pôlime sinh vật. Nếu như đối với một số chất trong chúng ví dụ những phân tử ADN , điều quan trọng nhất là trình tự các chuỗi mônôme (thông tin di truyền của cơ thể đã được mã hoá trong trình tự này), thì đối với phần lớn các phân tử khác, các prôtêin và đặc biệt là các men (enzym), điều quan trọng nhất là hình dạng không gian rất nhạy cảm với nhiệt độ xung quanh của chúng. Chỉ cần tăng nhiệt độ là prôtêin biến tính: nó mất cấu hình không gian và kèm theo là mất các tính chất sinh học cua mình (giống như lòng trắng trứng gà khi đun sôi bị đặc vón lại). Ở các sinh vật trên Trái Đất điều này xảy ra ở nhiệt độ khoảng 60oC. Ở l00o- l20oC thì hầu như tất cả các hình thái sự sống trên Trái Đất đều bị phá huỷ. Thêm vào đó chất dung môi tổng hợp là nước trong các điều kiện như vậy thì bốc thành hơi trong khí quyển Trái Đất và ở nhiệt độ dưới 0oC thì biến thành băng . Bởi vậy có thể cho rằng phạm vi nhiệt độ thích hợp cho việc nảy sinh sự sống là 0 – 100oC.
Nhiệt độ trên bề mặt hành tinh cơ bản phụ thuộc vào độ trưng của ngôi sao mẹ và khoảng cách tới nó. Vào cuối thập kỷ 50, nhà thiên văn vật lý Mỹ gốc Hoa Xu - Su Hoàng đã nghiên cứu vấn đề này rất chi tiết. Ông đã tính toán ở khoảng cách nào tới những ngôi sao các loại thì có thể có các hành tinh có sinh vật nếu như nhiệt độ trung bình trên bề mặt của chúng ở giới hạn 0 – 100oC. Rõ ràng rằng quanh bất kỳ ngôi sao nào cũng tồn tại một vùng xác định - vùng sự sống mà quỹ đạo của các hành tinh này không được ra ngoài phạm vi đó. Ở các sao lùn vùng đó gần với sao và không rộng lắm. Trong sự hình thành ngẫu nhiên các hành tinh xác suất của hành tinh nào đó rơi vào đúng vùng đó là rất thấp. Ở những ngôi sao có độ trưng cao vùng sự sống nằm ở xa sao và rất rộng lớn. Điều đó rất hay nhưng tuổi thọ của sao lại ngắn ngủi tới mức khó mà chờ được sự xuất hiện các sinh vật có trí tuệ trên các hành tinh của chung (để có được các sinh vật bậc cao, khí quyển Trái Đất cần hơn 3 tỉ năm).
Như vậy nghĩa là theo ý kiến của Xu - Su Hoàng đối với các hành tinh có thể có người ở, phù hợp hơn cả là những ngôi sao trong dãy chính có các loại quang phổ từ F5 đến K5. Không phải tất cả trong số chúng đều phù hợp mà chỉ những ngôi sao thế hệ thứ hai, giàu các nguyên tố hoá học cần thiết cho sự tổng hợp sinh học: cacbon, hyđrô, nitơ, phôtpho, lưu huỳnh. Mặt Trời cũng là một ngôi sao như vậy, còn Trái Đất của chúng ta quay ở giữa vùng sự sống của nó. Sao Kim và Sao Hoả nằm ở gần mép của vùng này. Kết quả là sự sống ở các sao này không tồn tại.
Như vậy là có thể hy vọng rằng ở bất kỳ ngôi sao giống Mặt Trời sẽ tìm thấy dù chỉ là một hành tinh có điều kiện phù hợp với sự phát triển sự sống trên đó.
Rất tiếc là còn rất ít ca hội phát hiện ra sinh quyển hoạt động trong hệ Mặt Trời và hoàn toàn không hiểu được phải tìm nó trong các hệ hành tinh khác như thế nào. Nhưng nếu ở một nơi nào đó sự sống đạt được hình thái trí tuệ và tạo ra được nền văn minh kỹ thuật giống như ở Trái Đất thì có thể tiến hành sự tiếp xúc với nó: đối với nền kĩ thuật do con người tạo đây là nhiệm vụ khả thi.
CÁC PHÂN TỬ CHẤT HỮU CƠ TRONG VŨ TRỤ
Ngày nay người ta cho rằng phần bên trong của những đám mây khí bụi khổng lồ là những đối tượng phù hợp nhất trong số những vật thể vũ trụ phổ biến cho sự tiến hoá sinh vật nguyên sinh của vật chất. Trong các bức ảnh của bầu trời sao trông chúng như những hố ,sụt tối sẫm. ánh sáng, kể cả các tia Rơnghen và. tia tử ngoại không xuyên qua nổi những đám mây này, và có nghlã là không phá huỷ được những phân tử phức tạp, những tiền thân của sự sống trong lòng của chúng. Mà ở đấy chúng tồn tại và khá là thú vị. Ngoài những hợp chất hoá học đơn giản nhất như hyđrôxin, mônôôxit, cacbon, nước và amôniăc, trong mây giữa các sao còn phát hiện thấy những phân tử hữu cơ khá phức tạp: axit focmic, rượu etylic, axêtôn và cả axit amin glyxin - một trong những “viên gạch” của các phân tử prôtêin. Làm thế nào để trong những đám mây rất lạnh (có nhiệt độ dưới 100 K) và khá loãng (10-17 kg/m3) như vậy lại có thể cấu tạo được những phân tử phức tạp đến thế?
Hóa ra vấn đề là ở những hạt bụi rắn bé xíu, mà trên bề mặt của chúng có các nguyên tử và các phân tử đơn giản bám chặt lấy để rồi sau đó cấu tạo thành những hợp chất phức tạp hơn. Một số nhà vật lý thiên văn cho rằng lớp ngoài của những hạt bụi vũ trụ là chất nền sinh vật nguyên sinh có cùng dòng họ với các sinh vật đơn giản nhất. Dù gì chăng nữa thì ngày nay cũng không còn ai nghi ngờ rằng để có thể phát sinh sự sống cần phải có một bề mặt của vật thể rắn hoặc là nước trong trạng thái lỏng, mà tốt nhất là có cả hai thứ đó cùng một lúc.
Nhà vật lý thiên văn Anh nổi tiếng Fret Hoilơ (Fred Hoyle) đã viết cuốn tiểu thuyết viễn tưởng “Mây đen” nói về đám mây sinh vật và có trí tuệ giữa các vì sao.
Truyện này viết ra đã từ lâu, khi chưa có những khám phá ra các phân tử hữu cơ phức tạp trong Vũ Trụ. Nhưng dù sao thì sự tưởng tượng của nhà khoa học cũng táo bạo hơn thực tế: không có sự sống trong môi trường giữa các vì sao?
GIẢ THUYẾT VỀ SỰ SỐNG ĐƯỢC GIEO MẦM TỪ BÊN NGOÀI
Rất có thể những gì cần thiết cho sự sống ra đời đã được chuẩn bị trong môi trường giữa các vì sao. Vật chất hữu cơ có thể cùng với các thiên thạch hoặc sao chổi rơi từ vũ trụ xuống các hành tinh. Do đó một giả thiết về sự sống được chuyển từ hành tinh này sang hành tinh khác thường được nhắc tới là giả thuyết panspermy tức thuyết phát sinh sự sống từ bên ngoài ( từ tiếng Hy Lạp pan ''=liên, tất cả'', sperma '' = hạt giống'') do nhà bác học Thụy Điển Xvante Areniut khởi xưởng vào năm 1908 và ngày nay được các nhà hoá sinh học Phranxit Cric (Francis Crick) và Lexly Orghelơ làm sống lại. Nếu như Areniut cho việc các tế bào sống có thể chuyển dời từ hành tinh này sang hành tinh khác dưới sự tác động của bức xạ ánh sáng của các sao một cách tình cờ, tất các nhà hoá sinh học Mỹ lại cho đó là “việc làm có chủ ý”, tức là do các sinh vật có ý thức nào đó đã chuyển một cách có tổ chức vật chất sống từ hành tinh này sang hành tinh khác. Để kiểm tra giả thuyết này, điều cốt yếu là phải tìm ra sự sống dù chỉ ở một hành tinh nào đó nữa và so sánh nó với sự sống trên Trái Đất. Nếu như ở đó prôtêin cũng được hợp thành từ 20 axit amin như ở trên Trái Đất thì đích thị chúng ta cùng sinh ra từ một cái nôi.
SỰ SỐNG VÔ CƠ?Cơ sở của các hình thái của sự sống mà chúng ta biết đến là các hợp chất cacbon: các axit amin mà từ đó cấu tạo nên một dãy dài các phân tử pôlime của prôtêin. Các tính chất của các bon quy định chủ yếu phạm vi các điều kiện cho phép sự sống tồn tại. Nhưng liệu có sự sống trên cơ sở những phân tử khác không? Chẳng hạn như trên cơ sở các phân tử silic khá phổ biến và có những tính chất giống với cacbon. Về sự sống silic thì chỉ mới có các nhà viễn tưởng viết đến. Tuy bộ não silic thì đã có - đó là các máy tính điện tử (computơ) “biết nghĩ ” bằng các phần tử silic, tuy xét về tính chất thì chúng khác xa với các nơron hữu cơ đang hoạt động trong đầu con người. Nhưng ai dám nói là tất cả các dạng sống đều phải có cơ cấu như nhau? Chỉ cần xuất hiện nhà mảy tự động hoá hoàn toàn đầu tiên để sản xuất các computơ (chúng ta không còn phải chờ lâu nữa) thì các nhà khoa học sẽ phải suy nghĩ một cách nghiêm túc rằng phải chăng đã hình thành một dạng mới của sự sống không những biết nghĩ mà còn biết sinh sôi nảy nở?
