Phát hiện phân tử lưu huỳnh trong không gian hé lộ nguồn gốc sự sống

Các nhà nghiên cứu gọi phát hiện này là “mắt xích còn thiếu” trong sự hiểu biết của các nhà khoa học về nguồn gốc vũ trụ của sự sống trong lĩnh vực hóa học.

Lưu huỳnh là nguyên tố phong phú thứ 10 trong vũ trụ và là thành phần quan trọng của axit amin, protein và enzyme trên Trái đất. Nhưng trong khi các nhà nghiên cứu trước đây đã tìm thấy các phân tử chứa lưu huỳnh tương tự như phân tử mới được phát hiện trong sao chổi và thiên thạch, thì lại thiếu “một cách khó hiểu” việc phát hiện ra các phân tử lớn bao gồm lưu huỳnh trong không gian giữa các vì sao. Đây là vùng rộng lớn giữa các ngôi sao chứa đầy những đám mây bụi và khí.

“Lưu huỳnh đã đến Trái đất từ không gian từ rất lâu rồi” - Mitsunori Araki, một nhà khoa học tại Viện Vật lý Thiên văn Max Planck ở Đức và là tác giả chính của một nghiên cứu về phát hiện này, được công bố tuần trước trên tạp chí Nature Astronomy, cho biết.

“Tuy nhiên, chúng ta chỉ tìm thấy một lượng rất hạn chế các phân tử chứa lưu huỳnh trong không gian, điều này thật kỳ lạ. Nó đáng lẽ phải tồn tại với số lượng khổng lồ, nhưng lại rất khó tìm thấy” – Araki nhận định.

Một nhóm nghiên cứu khác trước đây đã gợi ý rằng lưu huỳnh có thể hiếm gặp trong không gian vì nó bị mắc kẹt trong băng vũ trụ.

Do đó, phát hiện mới này bổ sung một mảnh ghép quan trọng. “Đây là phân tử chứa lưu huỳnh lớn nhất từng được tìm thấy trong không gian, với 13 nguyên tử. Trước đây, phân tử lớn nhất chỉ có chín nguyên tử, nhưng đó đã là một trường hợp hiếm hoi, bởi vì hầu hết các phân tử chứa lưu huỳnh được phát hiện chỉ có ba, bốn hoặc năm nguyên tử” – nhà khoa học Araki cho biết.

Một phân tử gồm 13 nguyên tử chứa lưu huỳnh (như trong hình minh họa này) đã được phát hiện lần đầu tiên trong không gian giữa các vì sao - Ảnh: MPE/NASA/JPL-Caltech

Việc tìm thấy các phân tử lớn hơn rất quan trọng, bởi vì nó giúp lấp đầy khoảng trống hiện có giữa các cấu trúc hóa học đơn giản được tìm thấy trong không gian và các khối cấu tạo phức tạp hơn của sự sống đã được phát hiện trong sao chổi và thiên thạch.

Phân tử này, cũng chứa carbon và hydro, được gọi là 2,5-cyclohexadiene-1-thione. Việc phát hiện ra nó đã bổ sung vào danh mục ngày càng tăng gồm hơn 300 phân tử đã được quan sát trong không gian cho đến nay. Theo Araki, phát hiện này cho thấy rằng trong tương lai có thể phát hiện ra nhiều phân tử chứa lưu huỳnh hơn nữa, thậm chí có thể lớn hơn.

Phân tử này được tìm thấy trong một đám mây phân tử có tên G+0.693–0.027, cách Trái đất khoảng 27.000 năm ánh sáng, gần trung tâm thiên hà của chúng ta.

Các đám mây phân tử là những cụm bụi và khí lạnh và đặc, cho phép hình thành các phân tử. Chúng hoạt động như những vườn ươm sao vì trọng lực tạo ra các cụm bụi mà cuối cùng trở thành những ngôi sao non.

“Đám mây phân tử là nơi quá trình hình thành sao đang diễn ra” - Valerio Lattanzi, một nhà khoa học tại Viện Vật lý Thiên văn Max Planck và là đồng tác giả của nghiên cứu, cho biết.

Cuối cùng, Lattanzi nói thêm, một số đám mây này sẽ dẫn đến sự hình thành các hệ hành tinh giống như hệ Mặt trời của chúng ta. “Các thành phần được nhúng trong đám mây phân tử sẽ được chuyển đến các hành tinh. Chúng tôi đang cố gắng tìm hiểu những thành phần nào sẽ hình thành nên sự sống, cố gắng hiểu làm thế nào từ những phân tử đơn giản chúng có thể tạo ra sự sống như chúng ta biết trên Trái đất. Và chúng tôi đang cố gắng bổ sung từng yếu tố vào bức tranh này” – Lattanzi chia sẻ.

Lưu huỳnh được khai thác trên núi Ijen ở Indonesia. Lưu huỳnh là một thành phần thiết yếu cho sự sống - Ảnh: Getty

Các nhà nghiên cứu đầu tiên đã tổng hợp phân tử này bằng cách sử dụng hoạt động phóng điện vào một chất gọi là thiophenol — một chất lỏng có mùi khó chịu chứa lưu huỳnh, carbon và hydro. Sau đó, họ thu được “dấu vân tay vô tuyến” cực kỳ chính xác của phân tử này và so sánh với dữ liệu kính viễn vọng hiện có từ việc quan sát đám mây, được thu thập bởi kính viễn vọng vô tuyến IRAM-30m và Yebes ở Tây Ban Nha.

“Chúng tôi đã thấy từ những quan sát trước đó rằng các phân tử lưu huỳnh khá dồi dào trong đám mây này. Đó là lý do tại sao nó là một mục tiêu rất tốt đối với chúng tôi. Chúng tôi tin rằng một trong những nguồn gốc khả dĩ của sự sống trên Trái đất là thông qua các vụ va chạm và tác động của các hệ thống vật thể nhỏ như sao chổi và thiên thạch với hành tinh của chúng ta trong quá khứ, có thể đã mang theo các phân tử phức tạp, bao gồm cả những phân tử chứa lưu huỳnh. Vì vậy, đó là những gì chúng tôi đang cố gắng làm - kết nối những mắt xích còn thiếu này trên con đường dẫn đến sự hình thành sự sống như chúng ta biết ngày nay” – Lattanzi nói với đài CNN.

Anh Duy