Tin tức Vũ trụ TV

Làm thế nào mà các tia vũ trụ có thể đã định hình cuộc sống của chúng ta?

Ngày:
Th5 21, 2020
Tóm lược:

Các nhà vật lý đề xuất rằng ảnh hưởng của các tia vũ trụ đối với thời kỳ đầu đời có thể giải thích sự ưu tiên của tự nhiên đối với sự ‘thuận tay’ giữa các phân tử quan trọng của sinh học.

Share:
CÂU CHUYỆN ĐẦY ĐỦ

Bức xạ phân cực từ tính ưu tiên ion hóa một loại 'thuận tay' dẫn đến tỷ lệ đột biến hơi khác nhau giữa hai dạng sống nguyên sinh gương. Theo thời gian, các phân tử thuận tay phải phát triển vượt trội so với các đối tác thuận tay trái. (Tín dụng hình ảnh: Quỹ Simons)
Bức xạ phân cực từ tính ưu tiên ion hóa một loại ‘thuận tay’ dẫn đến tỷ lệ đột biến hơi khác nhau giữa hai dạng sống nguyên sinh gương. Theo thời gian, các phân tử thuận tay phải phát triển vượt trội so với các đối tác thuận tay trái.
(Tín dụng hình ảnh: Quỹ Simons)

Trước khi có động vật, vi khuẩn hoặc thậm chí DNA trên Trái đất, các phân tử tự sao chép đang dần phát triển từ vật chất đơn giản đến sự sống bên dưới một cơn mưa liên tục của các hạt năng lượng từ không gian.

Trong một bài báo mới, một giáo sư Stanford và một cựu học giả sau tiến sĩ suy đoán rằng sự tương tác giữa sinh vật nguyên sinh cổ đại và tia vũ trụ này có thể chịu trách nhiệm cho một ưu tiên cấu trúc quan trọng, được gọi là chirality, trong các phân tử sinh học. Nếu ý tưởng của họ là chính xác, nó gợi ý rằng tất cả sự sống trong toàn vũ trụ có thể có chung sở thích đối kháng.

Chirality còn được gọi là thuận tay, là sự tồn tại của các phiên bản hình ảnh phản chiếu của các phân tử. Giống như tay trái và tay phải, hai dạng chibr của một phân tử đơn phản ánh nhau về hình dạng nhưng không xếp hàng nếu xếp chồng lên nhau. Trong mỗi phân tử sinh học chính – axit amin, DNA, RNA – sự sống chỉ sử dụng một dạng của sự phân chia phân tử. Nếu phiên bản gương của một phân tử được thay thế cho phiên bản thông thường trong một hệ thống sinh học, hệ thống sẽ thường gặp trục trặc hoặc ngừng hoạt động hoàn toàn. Trong trường hợp DNA, một đường cầm tay sai sẽ phá vỡ cấu trúc xoắn ốc ổn định của phân tử.

Louis Pasteur lần đầu tiên phát hiện ra tính đồng nhất sinh học này vào năm 1848. Kể từ đó, các nhà khoa học đã tranh luận liệu sự thuận tay của cuộc sống được thúc đẩy bởi cơ hội ngẫu nhiên hay một số ảnh hưởng xác định chưa biết. Pasteur đưa ra giả thuyết rằng, nếu sự sống không đối xứng thì đó có thể là do sự bất cân xứng trong các tương tác cơ bản của vật lý tồn tại trong toàn vũ trụ.

Noémie Globus, tác giả chính của bài báo và một cựu thành viên Koret tại Viện Vật lý thiên văn và Vũ trụ học hạt Kavli (KIPAC) cho biết: “Chúng tôi đề xuất rằng sự thuận tay sinh học mà chúng ta chứng kiến ​​hiện nay trên Trái đất là do quá trình tiến hóa giữa bức xạ phân cực từ tính, trong đó một sự khác biệt nhỏ trong tốc độ đột biến có thể đã thúc đẩy sự tiến hóa của sự sống dựa trên DNA, thay vì hình ảnh phản chiếu của nó”.

Trong bài báo của họ được xuất bản vào ngày 20 tháng 5 trên tạp chí Astrophysical Journal Letters , các nhà nghiên cứu mô tả chi tiết lập luận của họ ủng hộ các tia vũ trụ là nguồn gốc của tính đồng nhất. Họ cũng thảo luận về các thí nghiệm tiềm năng để kiểm tra giả thuyết của họ.

Phân cực từ không gian

Tia vũ trụ là một dạng bức xạ năng lượng cao dồi dào có nguồn gốc từ nhiều nguồn khác nhau trong vũ trụ, bao gồm các ngôi sao và các thiên hà xa xôi. Sau khi va vào bầu khí quyển của Trái đất, các tia vũ trụ cuối cùng đã phân hủy thành các hạt cơ bản. Ở mặt đất, hầu hết các tia vũ trụ chỉ tồn tại dưới dạng các hạt được gọi là muon.

Muon là các hạt không ổn định, tồn tại chỉ 2 phần triệu giây, nhưng vì chúng di chuyển gần tốc độ ánh sáng, chúng đã được phát hiện cách bề mặt Trái đất hơn 700 mét. Chúng cũng được phân cực từ tính, có nghĩa là, trung bình, muon đều có chung định hướng từ tính. Khi muon cuối cùng phân rã, chúng tạo ra các electron có cùng độ phân cực từ. Các nhà nghiên cứu tin rằng khả năng xâm nhập của muon cho phép nó và các electron con gái của nó có khả năng ảnh hưởng đến các phân tử kháng khuẩn trên Trái đất và mọi nơi khác trong vũ trụ.

Globus, hiện đang là nhà nghiên cứu sau tiến sĩ tại Đại học New York và Viện Flatiron của Simons Foundation giải thích: “Chúng tôi bị chiếu xạ mọi lúc bởi các tia vũ trụ. Ảnh hưởng của chúng rất nhỏ nhưng không đổi ở mọi nơi trên hành tinh nơi sự sống có thể phát triển và sự phân cực từ tính của muon và electron luôn giống nhau. Và ngay cả trên các hành tinh khác, các tia vũ trụ cũng có tác dụng tương tự.”

Giả thuyết của các nhà nghiên cứu là, khi bắt đầu sự sống trên Trái đất, bức xạ không đổi và nhất quán này đã ảnh hưởng đến sự tiến hóa của hai dạng sống gương theo những cách khác nhau, giúp sự sống này cuối cùng vượt qua sự sống kia. Những khác biệt nhỏ về tốc độ đột biến sẽ có ý nghĩa nhất khi sự sống bắt đầu và các phân tử liên quan rất đơn giản và dễ vỡ hơn. Trong những trường hợp này, ảnh hưởng đối kháng nhỏ nhưng dai dẳng từ các tia vũ trụ có thể có, qua hàng tỷ thế hệ tiến hóa, đã tạo ra sự thuận tay sinh học duy nhất mà chúng ta thấy ngày nay.

“Đây là một chút giống như một bánh xe roulette ở Vegas, nơi bạn có thể thiết kế một sở thích nhỏ cho túi màu đỏ, thay vì túi màu đen” – Roger Blandford, một tác giả trên giấy, Giáo sư Luke Blossom tại Trường Khoa học và Nhân văn tại Stanford chia sẻ. “Chơi một vài trò chơi, bạn sẽ không bao giờ để ý. Nhưng nếu bạn chơi với bánh xe roulette này trong nhiều năm, những người thường xuyên đặt cược vào màu đỏ sẽ kiếm được tiền và những người đặt cược vào màu đen sẽ thua và biến mất.”

Sẵn sàng để ngạc nhiên

Globus và Blandford đề xuất các thí nghiệm có thể giúp chứng minh hoặc bác bỏ giả thuyết tia vũ trụ của họ. Ví dụ, họ muốn kiểm tra cách vi khuẩn phản ứng với bức xạ với sự phân cực từ khác nhau.

Các thí nghiệm như thế này chưa bao giờ được thực hiện và các nhà khoa học rất vui khi thấy những gì chúng dạy họ. Những bất ngờ chắc chắn đến từ công việc tiếp theo về các chủ đề liên ngành.

Các nhà nghiên cứu cũng mong muốn các mẫu hữu cơ từ sao chổi, tiểu hành tinh hoặc sao Hỏa để xem liệu chúng có biểu hiện sai lệch đối xứng không.

Ý tưởng này kết nối vật lý cơ bản và nguồn gốc của sự sống. Bất kể có đúng hay không, việc bắc cầu cho các lĩnh vực rất khác nhau này rất thú vị và một thử nghiệm thành công sẽ rất thú vị.

Nghiên cứu này được tài trợ bởi Quỹ Koret, Đại học New York và Quỹ Simons.


Nguồn truyện:

Tài liệu được cung cấp bởi Đại học Stanford . Bản gốc được viết bởi Taylor Kubota. Lưu ý: Nội dung có thể được chỉnh sửa cho kiểu dáng và độ dài.


Tạp chí tham khảo :

  1. Gloem Noemie, Roger D. Blandford. Câu đố về cuộc sống . Tạp chí Vật lý thiên văn , 2020; 895 (1): L11 DOI: 10.3847 / 2041-8213 / ab8dc6

Bài viết liên quan

Bài viết mới