Vào buổi tối ngày 31 tháng 3 năm 1965, bầu trời trên những ngọn núi, sông băng và rừng vân sam gần thị trấn Revelstoke, British Columbia, Canada, bỗng rực sáng bởi một quả cầu lửa lao xuống. Đó là khoảnh khắc thiên thạch Revelstoke tiến vào bầu khí quyển, bốc cháy dữ dội và để lại những mảnh vỡ rải rác trên mặt đất.
Một phần của thiên thạch rơi xuống một cái hồ, nơi lớp băng mùa đông đã giữ nó lại, ngăn không cho nó chìm sâu dưới nước. Nhờ vậy, các nhà khoa học đã có cơ hội nghiên cứu một mẫu vật quý giá, mang theo dấu ấn của vũ trụ từ hàng tỷ năm trước.
Gần 60 năm sau, sứ mệnh vũ trụ OSIRIS-REx của NASA đã tiếp tục câu chuyện dang dở khi mang về Trái Đất một mẫu tiểu hành tinh từ Bennu, một vật thể không gian có thành phần tương tự thiên thạch Revelstoke. Những phân tích mới nhất từ mẫu Bennu không chỉ giúp chúng ta hiểu rõ hơn về lịch sử hệ Mặt Trời mà còn có thể hé lộ manh mối về cách sự sống đầu tiên hình thành trên hành tinh của chúng ta.
Những người tham gia vào nghiên cứu này là các nhà khoa học đã dành cả sự nghiệp để nghiên cứu thiên thạch. Họ làm việc trong các bộ sưu tập đá vũ trụ tại Viện Smithsonian ở Washington, DC, và Bảo tàng Lịch sử Tự nhiên ở London, nơi lưu giữ nhiều mẫu vật từ không gian. Cả hai đã luôn mơ ước có cơ hội nghiên cứu một tiểu hành tinh giống như Revelstoke, nhưng lần này, thay vì chờ đợi một thiên thạch tình cờ rơi xuống, họ đã chủ động tham gia vào một sứ mệnh vũ trụ để mang về mẫu vật nguyên vẹn từ không gian.
Hai thập kỷ trước, NASA khởi động dự án OSIRIS-REx với mục tiêu gửi một tàu vũ trụ đến tiểu hành tinh Bennu, thu thập một mẫu đá và mang về Trái Đất . Sau hành trình kéo dài nhiều năm, vào ngày 24 tháng 9 năm 2023, mẫu vật quý giá này cuối cùng đã về đến nơi. Ngay sau khi mẫu Bennu được đưa vào phòng thí nghiệm, các nhà khoa học lập tức tiến hành phân tích, tìm kiếm những dấu hiệu giúp giải mã nguồn gốc của sự sống.
Để hiểu về một tiểu hành tinh, trước tiên chúng ta cần nghiên cứu thiên thạch, những mảnh vỡ từ các tiểu hành tinh hoặc các vật thể ngoài Trái Đất khác đã rơi xuống hành tinh chúng ta. Những tiểu hành tinh như Bennu là các khối vật chất đá hoặc kim loại quay quanh Mặt Trời , và khi một phần của chúng lao vào Trái Đất , chúng trở thành thiên thạch. Một nhóm thiên thạch đặc biệt, gọi là chondrite CI, có chứa các thành phần hình thành từ thời kỳ sơ khai của hệ Mặt Trời , được bảo tồn gần như nguyên vẹn qua hàng tỷ năm.
Thiên thạch Revelstoke thuộc nhóm CN chondrite, một nhánh tương tự của chondrite CI. Các thành phần hóa học của CN chondrite được cho là gần giống với thành phần của hệ Mặt Trời sơ khai. Nhờ vậy, các nhà khoa học có thể sử dụng chúng làm tiêu chuẩn tham chiếu để so sánh với những vật thể khác trong vũ trụ. Những thiên thạch này cũng chứa đất sét giàu nước, hình thành khi băng tan trong lòng một tiểu hành tinh cổ đại. Đặc biệt, chúng có hàm lượng cao các hợp chất hữu cơ prebiotic – tiền thân của sự sống.
Chính vì những đặc điểm này, OSIRIS-REx đã chọn Bennu làm mục tiêu thu thập mẫu. Với sự giàu có về hợp chất hữu cơ và nước, Bennu có thể giúp chúng ta hiểu rõ hơn về quá trình hình thành sự sống trên Trái Đất . Khi mẫu Bennu được đưa về phòng thí nghiệm, các nhà khoa học nhanh chóng nhận thấy nó có thành phần rất giống chondrite CI, bao gồm đất sét giàu nước, sunfua, cacbonat và oxit sắt. Tuy nhiên, một phát hiện bất ngờ đã làm họ kinh ngạc: mẫu vật từ Bennu chứa một nhóm khoáng chất cực kỳ hiếm thấy trong thiên thạch.
Các khoáng chất này bao gồm natri cacbonat, sunfat, clorua, florua, kali clorua và magiê photphat. Những khoáng chất này không hình thành chỉ đơn thuần do phản ứng giữa nước và đá, mà chúng chỉ xuất hiện khi nước bay hơi. Trên Trái Đất , các khoáng chất tương tự được tìm thấy trong các hồ cổ đại đã khô cạn, chẳng hạn như hồ Searles ở California. Điều này cho thấy rằng cách đây 4,5 tỷ năm, tiểu hành tinh mẹ của Bennu có thể là một thế giới đầy nước, nơi những túi nước ngầm bay hơi dần dần, để lại lớp khoáng chất mà ta thấy trong mẫu Bennu ngày nay.
Các nhà khoa học tin rằng tiểu hành tinh mẹ của Bennu có thể đã vỡ ra từ 1 đến 2 tỷ năm trước, và các mảnh vỡ sau đó kết tụ lại để tạo thành Bennu. Điều thú vị là các khoáng chất bay hơi như natri cacbonat cũng đã được tìm thấy trên hành tinh lùn Ceres và trong các chùm vật chất phun ra từ mặt trăng Enceladus của sao Thổ. Điều này gợi ý rằng những quá trình địa chất từng diễn ra trên Bennu không phải là duy nhất, mà có thể xảy ra rộng khắp trong hệ Mặt Trời .
Một thách thức trong nghiên cứu là các khoáng chất này rất dễ bị phân hủy khi tiếp xúc với nước, thậm chí chỉ với lượng hơi nước nhỏ trong không khí Trái Đất . Một số mẫu Bennu đã bị ảnh hưởng sau khi tiếp xúc với không khí, khiến chúng mất đi một số khoáng chất quý giá. Tuy nhiên, may mắn là phần lớn mẫu vật được lưu trữ trong môi trường nitơ khô, ngăn không cho nước làm thay đổi thành phần ban đầu của chúng.
Một trong những phát hiện quan trọng khác từ Bennu là sự hiện diện của amoniac – một hợp chất quan trọng trong việc hình thành axit amin, thành phần cơ bản của protein. Ngoài ra, nhóm nghiên cứu cũng phát hiện cả năm loại nucleobase, những hợp chất tạo nên DNA và RNA. Điều này có nghĩa là Bennu không chỉ mang nước và khoáng chất mà còn có thể chứa các thành phần quan trọng để hình thành sự sống.
Các nhà khoa học suy đoán rằng hàng tỷ năm trước, những tiểu hành tinh như Bennu có thể đã va chạm với Trái Đất sơ khai, mang theo các hợp chất cần thiết cho sự sống. Khi những mảnh thiên thạch giàu hợp chất hữu cơ rơi xuống đại dương nguyên thủy, chúng có thể đã đóng vai trò như những viên gạch đầu tiên xây dựng nền tảng sinh học trên hành tinh của chúng ta.
Nếu không có những cuộc bắn phá này, Trái Đất có thể đã không có được các hợp chất cần thiết để hình thành sự sống. Và nếu như vậy, khi những mảnh vỡ của thiên thạch Revelstoke rơi xuống vào năm 1965, có lẽ chúng đã không tìm thấy một thế giới xanh tươi với những dòng sông băng và cánh rừng vân sam, mà chỉ là một cảnh quan cằn cỗi, không sự sống. Những khám phá từ OSIRIS-REx không chỉ mở ra cánh cửa đến quá khứ xa xôi của hệ Mặt Trời , mà còn giúp chúng ta hình dung về những điều kiện có thể đã tạo ra sự sống trên hành tinh xanh này.
