Sao chổi khó có thể gieo mầm sự sống trên Trái Đất, Sao Hỏa mới là đích dễ hơn

Sao chổi mang theo một trong những nguyên liệu thô được các nhà hóa học nghiên cứu nguồn gốc sự sống quý nhất, hydro xyanua, và mang theo rất nhiều. Thế nhưng những mô phỏng mới về đợt bắn phá Trái Đất sơ khai cho thấy sao chổi gần như chưa bao giờ đưa được chất này xuống bề mặt ở trạng thái còn dùng được. Trong hơn một nửa số lịch sử mô phỏng, không có lấy một sao chổi nào làm được điều đó.

Kết quả này đi ngược một ý tưởng đã tồn tại hơn một thế kỷ: rằng một trận mưa những vị khách băng giá đã cung cấp cho hành tinh non trẻ các viên gạch xây nên sự sống. Nếu kết quả đứng vững, cuộc tìm kiếm “bộ khởi động” hóa học của sự sống sẽ quay về chính Trái Đất, về các tiểu hành tinh, hoặc về Sao Hỏa, nơi mà cùng các mô hình ấy xếp là một mục tiêu dễ dàng hơn nhiều.

Nghiên cứu do Richard Anslow thuộc Viện Thiên văn học, Đại học Cambridge, dẫn dắt cùng các đồng nghiệp tại Cambridge và Đại học Edinburgh, và được công bố trên tạp chí Scientific Reports. “Trong lịch sử, các nhà khoa học cho rằng sao chổi có vai trò quan trọng đối với nguồn gốc sự sống trên Trái Đất, vì chúng mang theo các phân tử chứa carbon và nitơ,” Anslow cho biết. “Đó là một ý tưởng khá lãng mạn, nhưng kết quả của chúng tôi cho thấy điều đó rất khó xảy ra.”

Hydro xyanua quan trọng vì liên kết ba giữa carbon và nitơ của nó tích trữ năng lượng có thể thúc đẩy các phản ứng về sau. Những thí nghiệm dùng chất này ở nồng độ khoảng 10 milimol/lít (mM), tức chừng một phần tư gam mỗi lít nước, đã tạo ra lipid, đường và các viên gạch cấu thành RNA và DNA. Sao chổi chứa phân tử này ở mức khoảng 0,1 phần trăm lượng băng nước, nên về nguyên tắc, một sao chổi rơi xuống còn nguyên vẹn có thể để lại một vũng nước cục bộ với nồng độ khoảng 30 milimol/lít. Nhóm nghiên cứu coi đây là kịch bản thuận lợi nhất, vì liên kết bền chắc của nó hẳn chịu được va chạm tốt hơn những phân tử mỏng manh hơn.

100.000 lịch sử mô phỏng đặt sao chổi vào phép thử

Phần lớn các nghiên cứu trước đây đếm hố va chạm trên Mặt Trăng để ước tính số sao chổi đã đâm vào Trái Đất sơ khai, nhưng những hố này có thể chủ yếu ghi lại dấu vết của tiểu hành tinh. Nhóm này lấy tần suất va chạm từ một mô hình động lực học của David Nesvorný và cộng sự, theo dõi một triệu thiên thể băng hình thành bên ngoài Sao Hải Vương khi các hành tinh hất chúng vào phía trong. Sao chổi nhỏ thường tự quay đến vỡ tan trước khi tới vùng trong của Hệ Mặt Trời, khiến số vụ va chạm với Trái Đất giảm khoảng mười lần.

Mỗi sao chổi bay tới sau đó còn phải sống sót qua bầu khí quyển. Bằng một chương trình mang tên atmosentry, các nhà nghiên cứu cho sao chổi bay qua một bầu khí quyển một bar, bằng áp suất bề mặt ngày nay và có lẽ còn ôn hòa hơn khí quyển của Trái Đất sơ khai. Những sao chổi có đường kính dưới khoảng 100 mét nổ tung trên tầng cao, rải hàng hóa của chúng ra những vùng rộng lớn. Khí quyển cũng ưu tiên phá hủy các sao chổi lao vào ở góc nông, chính là những cú va chạm đủ nhẹ để tha cho các phân tử mỏng manh.

Với mỗi sao chổi chạm đất, một mô hình riêng tính toán lượng hydro xyanua còn sót lại sau sức nóng của cú va chạm ở tốc độ nhiều kilômét mỗi giây. Nhóm chạy toàn bộ đợt bắn phá 100.000 lần theo từng bước một triệu năm, chỉ tính các cú va vào đất liền khô, vì xyanua rơi xuống biển sẽ bị pha loãng ngay lập tức. Để kiểm chứng, tổng khối lượng các sao chổi mô phỏng vào khoảng 2,6 × 10¹⁸ kilôgam, phù hợp với các ước tính dựa trên khí hiếm trong khí quyển Trái Đất.

Những con số cho thấy cơ hội gần như bằng không

Trong thời kỳ bị bắn phá sơ khai, Trái Đất đã hứng chịu hơn 100.000 sao chổi có đường kính trên 100 mét. Vậy mà một lần chạy điển hình không tạo ra cú va chạm nào để lại ít nhất 10 milimol/lít hydro xyanua trên đất liền. Trong 54 phần trăm số mô phỏng, không sao chổi nào làm được điều đó. Những cú va thành công cần một sao chổi lớn hơn 100 mét, di chuyển chậm bất thường và lao xuống ở góc nông.

Trên quy mô toàn cầu, bức tranh cũng không khá hơn. Toàn bộ lượng xyanua mà sao chổi đưa tới nguyên vẹn, khoảng 26,5 nghìn tỷ kilôgam, nếu hòa tan trong một đại dương duy nhất sẽ chỉ đạt khoảng 0,75 micromol/lít. Mức đó loãng hơn các công thức trong phòng thí nghiệm hơn mười nghìn lần, và thấp hơn lượng mà riêng quá trình hóa học nhờ ánh sáng Mặt Trời trong khí quyển có thể tự tạo ra.

Thời điểm cũng bất lợi cho sao chổi. Nếu có một cú va thành công, thời điểm khả dĩ nhất là khoảng 4,41 tỷ năm trước, sớm hơn trên 100 triệu năm so với tuổi ước tính của tổ tiên chung phổ quát cuối cùng (LUCA) của mọi sự sống, vào khoảng 4,2 tỷ năm trước. Chưa đến 5 phần trăm số lần chạy ghi nhận một cú va muộn hơn mốc 4,03 tỷ năm trước, và khi đó Trái Đất có rất ít đất liền lộ ra. “Đó thực sự phải là chuyện một phần triệu,” Anslow nói. “Chúng tôi không thể loại trừ chắc chắn rằng mọi chuyện đã diễn ra như vậy. Nhưng có vẻ đó là một sự kiện thực sự hiếm hoi, cùng lắm chỉ là một sự may mắn có một không hai.”

Sao Hỏa mới là mục tiêu dễ hơn

Chạy cùng đợt bắn phá đó trên các hành tinh láng giềng, thứ hạng đảo ngược. Bỏ qua lượng đất liền mỗi hành tinh có, Sao Hỏa nhận 744 cú va chạm mang lại nồng độ xyanua hữu ích, so với 87 của Trái Đất và 24 của Sao Kim. Sao Hỏa nhỏ hơn và xa Mặt Trời hơn, nên sao chổi đâm vào nó chậm hơn, trung bình 19,7 kilômét mỗi giây, và bầu khí quyển mỏng của nó để gần như mọi sao chổi rộng trên 100 mét chạm tới mặt đất. Ngay cả với một bầu khí quyển sao Hỏa một bar, con số vẫn là 448. Khí quyển dày đặc của Sao Kim phá hủy gần như mọi sao chổi có kích thước dưới hai kilômét.

“Tất nhiên, điều này không có nghĩa là nó chắc chắn đã xảy ra trên Sao Hỏa, nhưng nó cho thấy khó có chuyện nó xảy ra trên Trái Đất mà lại không xảy ra trên Sao Hỏa,” Anslow nói. “Hoặc khả năng còn lại, có lẽ cao hơn, là nó không xảy ra trên hành tinh nào cả.”

Mô phỏng vẫn để ngỏ nhiều câu hỏi

Đây là mô hình của một phân tử và một con đường vận chuyển. César Menor-Salván, nhà sinh học vũ trụ tại Đại học Alcalá (Tây Ban Nha), người không tham gia nghiên cứu, nói với Science Media Centre Tây Ban Nha rằng bài báo “không chứng minh, mà tính toán” rằng việc đưa xyanua đậm đặc tới nơi còn nguyên vẹn là khó xảy ra. Menor-Salván lưu ý rằng các cú va chạm cũng có thể tạo ra những hệ thống nước nóng nơi hóa học tiếp diễn, và nghiên cứu bỏ qua cách xyanua có thể được tích trữ trong khoáng vật. Các tác giả thừa nhận việc lưu trữ trong muối sắt-xyanua là có thể, nhưng lập luận rằng điều đó sẽ xóa đi lợi thế chính của sao chổi: một liều đậm đặc có sẵn.

Nhiều thông số đầu vào vẫn còn chưa rõ: áp suất của khí quyển sơ khai, bao nhiêu đất liền nhô lên khỏi mặt biển, và khả năng hóa học vượt qua ranh giới để trở thành sự sống. Các tác giả đặt từng thông số theo hướng có lợi cho sao chổi và cho rằng họ vẫn đánh giá quá cao khả năng sống sót của xyanua, vì mô hình va chạm của họ bỏ qua độ xốp và độ bền của sao chổi thực. Nghiên cứu cũng chỉ xét sao chổi chu kỳ ngắn; sao chổi chu kỳ dài va chạm nhanh hơn, khiến việc sống sót còn khó hơn nữa.

Công trình cũng không khẳng định sao chổi chẳng mang tới gì: nó không đề cập đến nước hay vô số hợp chất khác mà sao chổi mang theo, và không thể loại trừ một cú va chạm sượt qua, chậm và may mắn duy nhất. Gordon Osinski, nhà địa chất học hành tinh tại Đại học Western (Canada), người không tham gia nghiên cứu, nói với Science News rằng nghiên cứu “chắc chắn sẽ khiến mọi người phải suy nghĩ lại về việc sao chổi là nguồn mang chất hữu cơ tới.”

Các phương án khác ở gần hơn. Tiểu hành tinh va vào Trái Đất sơ khai thường xuyên hơn sao chổi rất nhiều, những thiên thạch giàu carbon gọi là chondrite cacbon mang theo vật chất hữu cơ, và hydro xyanua có thể hình thành trong khí quyển rồi theo mưa rơi xuống đất liền lộ thiên thành một nguồn cung chậm rãi, đều đặn. Núi lửa và miệng phun thủy nhiệt cũng là những lựa chọn khác.

Hỏi đáp về sao chổi và nguồn gốc sự sống

Sao chổi có mang nguyên liệu của sự sống đến Trái Đất không?

Theo nghiên cứu này, có lẽ là không với lượng đủ hữu ích. Trong 100.000 lịch sử mô phỏng về Trái Đất sơ khai, 54 phần trăm không có cú va chạm sao chổi nào để lại hydro xyanua đậm đặc trên đất liền khô, và lần chạy điển hình không có cú nào.

Vì sao hydro xyanua quan trọng với nguồn gốc sự sống?

Liên kết ba giàu năng lượng của nó có thể thúc đẩy các phản ứng tạo nên những phân tử phức tạp hơn. Các thí nghiệm với hydro xyanua ở nồng độ khoảng 10 milimol/lít đã tạo ra lipid, đường và các viên gạch cấu thành RNA và DNA.

Sao chổi có thể đã mang nguyên liệu sự sống lên Sao Hỏa không?

Dễ hơn so với Trái Đất: các mô phỏng cho Sao Hỏa 744 cú va chạm như vậy, so với 87 của Trái Đất, vì sao chổi đâm vào Sao Hỏa chậm hơn và lớp khí quyển mỏng cho chúng lọt qua. Tác giả chính nhấn mạnh rằng điều này không có nghĩa là nó đã xảy ra ở đó.

Bước tiếp theo là săn tìm những hệ hành tinh nơi sao chổi “nảy” giữa các hành tinh

Bài báo được công bố ngày 28 tháng 10 năm 2026. Năm 2023, Anslow và một số đồng tác giả đã đề xuất rằng trong những hệ hành tinh xếp sát nhau, sao chổi có thể giảm tốc bằng cách nảy từ hành tinh này sang hành tinh khác. Nhóm gợi ý các kính viễn vọng tương lai, như Habitable Worlds Observatory đang được đề xuất, tìm kiếm những hệ có thể xảy ra điều đó. Osinski hy vọng các nhóm khác sẽ tái lập kết quả này và chạy một phép thử tương tự cho chondrite cacbon. Còn với chính Trái Đất, cuộc tìm kiếm đang quay trở lại mặt đất.

Tài liệu tham khảo: Anslow et al., “Cometary impacts an unlikely pathway towards the origins of life on Earth,” Scientific Reports, 2026. DOI: 10.1038/s41598-026-74214-y

Thẻ: thiên văn học, Mars, sao chổi, University of Cambridge, hydro xyanua, nguồn gốc sự sống