Phát hiện một loại đường ngọt giữa không gian liên sao của Dải Ngân Hà

Lần đầu tiên trong lịch sử, các nhà thiên văn học đã phát hiện một loại đường tự nhiên tồn tại trong môi trường liên sao - khoảng không gian giữa các vì sao của Dải Ngân Hà. Khám phá này không chỉ mở rộng hiểu biết về hóa học trong vũ trụ mà còn làm gia tăng kỳ vọng rằng những phân tử nền tảng của sự sống có thể đã hình thành từ rất sớm, trước cả khi Trái Đất xuất hiện.

Nghiên cứu do nhóm các nhà khoa học thuộc Trung tâm Sinh học Vũ trụ Tây Ban Nha phối hợp thực hiện đã được công bố trên tạp chí Nature Astronomy ngày 13/7.

Loại đường được phát hiện có tên erythrulose (erythrulose), một loại đường gồm bốn nguyên tử carbon, hiện diện với hàm lượng rất nhỏ trong quả mâm xôi và một số loại trái cây khác. 

Theo các nhà khoa học, đường đóng vai trò thiết yếu đối với các hệ thống sống. Không chỉ cung cấp năng lượng cho tế bào, các phân tử đường còn tham gia hình thành cấu trúc sinh học và là thành phần của vật chất di truyền như axit ribonucleic (ARN) và axit deoxyribonucleic (ADN).

Để thực hiện nghiên cứu, nhóm chuyên gia đã sử dụng hai kính thiên văn vô tuyến tại Tây Ban Nha, gồm một kính đặt tại Đài thiên văn Yebes, phía Bắc Madrid, và kính còn lại thuộc Viện Thiên văn Vô tuyến bước sóng milimet (IRAM), nằm ở dãy núi Sierra Nevada, phía Nam nước này.

Hai thiết bị được sử dụng để quan sát đám mây phân tử G+0.693−0.027, một đám mây khí và bụi nằm gần trung tâm Dải Ngân Hà - khu vực từ lâu được xem là "phòng thí nghiệm tự nhiên" của hóa học liên sao do chứa nhiều phân tử hữu cơ phức tạp.

Các nhà nghiên cứu xác định sự hiện diện của erythrulose bằng cách so sánh "dấu vân tay" phổ vô tuyến thu được từ đám mây phân tử với dữ liệu bước sóng của hợp chất này được đo trong phòng thí nghiệm.

Điều đáng chú ý là ban đầu nhóm nghiên cứu chỉ tìm kiếm các loại đường đơn giản hơn gồm ba nguyên tử carbon, song không phát hiện được. Thay vào đó, họ lại xác định được một loại đường có cấu trúc phức tạp hơn.

Theo nghiên cứu, erythrulose nhiều khả năng được tạo thành từ những phân tử đơn giản hơn trên bề mặt các hạt bụi phủ băng trong không gian, sau đó tiếp tục tham gia vào những phản ứng hóa học để hình thành các hợp chất hữu cơ ngày càng phức tạp.

Trước nghiên cứu này, các nhà khoa học đã phát hiện hơn 340 phân tử khác nhau trong môi trường liên sao của Dải Ngân Hà, song chưa từng ghi nhận bất kỳ loại đường nào.

Giáo sư Mark Sephton thuộc Khoa Khoa học Trái Đất và Kỹ thuật, Đại học Hoàng gia London (Anh), người không tham gia nghiên cứu, cho rằng phát hiện mới góp phần củng cố giả thuyết Hệ Mặt Trời có thể đã được "gieo mầm" bởi các hợp chất hữu cơ hình thành sẵn trong không gian. Theo ông, các hợp chất dạng đường từng được tìm thấy trong các thiên thạch. Việc phát hiện chúng ngay trong môi trường liên sao giúp tăng thêm bằng chứng rằng những vật liệu hữu cơ cần thiết cho sự sống có thể đã tồn tại từ rất lâu trước khi các hành tinh được hình thành.

Từ lâu, giới khoa học vẫn trăn trở với câu hỏi các phân tử đường đầu tiên trên Trái Đất được hình thành như thế nào. Nhiều thí nghiệm trong phòng thí nghiệm cho thấy rất khó để các phân tử này tự hình thành trong những điều kiện khắc nghiệt của Trái Đất sơ khai.

Trong những năm gần đây, các nhà khoa học đã phát hiện đường ribose, glucose cùng nhiều hợp chất hữu cơ khác trong các thiên thạch nguyên thủy cũng như các mẫu vật do tàu thăm dò OSIRIS-REx của Cơ quan Hàng không và Vũ trụ Mỹ (NASA) mang về từ tiểu hành tinh Bennu năm 2020. Những phát hiện này làm dấy lên giả thuyết rằng một phần các hợp chất hữu cơ quan trọng đối với sự sống có thể có nguồn gốc từ không gian.

Giáo sư Yoshihiro Furukawa thuộc Đại học Tohoku (Nhật Bản), thành viên nhóm nghiên cứu từng phát hiện đường trong mẫu vật từ Bennu, nhận định các phân tử đường hoàn toàn có thể được vận chuyển tới Trái Đất thông qua các tiểu hành tinh hoặc sao chổi. Tuy nhiên, quá trình những hợp chất này phát triển thành sự sống vẫn là câu hỏi khoa học chưa có lời giải.

Theo các nhà nghiên cứu, nếu giả thuyết này là chính xác, trong giai đoạn được gọi là Thời kỳ bắn phá mạnh muộn cách đây khoảng 4 tỷ năm - thời điểm các tiểu hành tinh liên tục va chạm với các hành tinh trong Hệ Mặt Trời - có thể đã có từ khoảng 500 nghìn đến 50 triệu tấn erythrulose được đưa tới bề mặt Trái Đất. Tuy nhiên, NASA lưu ý rằng sự tồn tại và quy mô của giai đoạn này vẫn đang là chủ đề tranh luận trong giới khoa học.

Theo các chuyên gia, mặc dù erythrulose không phải là thành phần trực tiếp tham gia cấu tạo sự sống, hợp chất này có thể dễ dàng chuyển hóa thành những loại đường khác được cho là có vai trò quan trọng trong quá trình hình thành các phân tử sinh học đầu tiên trên Trái Đất.