![[Nghiên cứu] Tìm thấy phân tử hữu cơ phức tạp trong một hệ sao sơ khai](https://photo.tinhte.vn/store/2015/04/3028498_MWC480.jpg)
Hình minh họa đĩa tiền hành tinh quay xung quanh ngôi sao trẻ MWC 480. Phân tử hữu cơ methyl cyanide được phát hiện ở vành ngoài của chiếc đĩa này.
Dựa trên các quan sát sử dụng kính thiên văn vô tuyến lớn nhất thế giới ALMA đặt tại sa mạc Atacama ở miền bắc Chile, một nhóm nghiên cứu dẫn đầu bởi nhà thiên văn học Karin Öberg thuộc trung tâm Harvard-Smithsonian tại Massachusetts đã lần đầu tiên tìm thấy sự tồn tại của các phân tử hữu cơ phức tạp, được xem là đơn vị tổ chức cơ bản của sự sống (building block of life), trong một đĩa tiền hành tinh quay xung quanh một ngôi sao trẻ. Phát hiện này một lần nữa cho thấy cho thấy các điều kiện kiến tạo Trái Đất và Hệ Mặt Trời của chúng ta không phải là duy nhất trong vũ trụ. Kết quả nghiên cứu được đăng trên tạp chí danh tiếng bậc nhất Nature.
Cụ thể, nhóm nghiên cứu phát hiện thấy rất nhiều các phân tử methyl cyanide (CH3CN) và “họ hàng” gần CHN của nó tồn tại rất nhiều ở vành ngoài lạnh của chiếc đĩa tiền hành tinh quay xung quanh một ngôi sao triệu tuổi, có khối lượng gấp hai lần khối lượng Mặt Trời và nằm cách Mặt Trời 455 năm ánh sáng, mang tên MWC 480. Được biết, chiếc đĩa tiền hành tinh này chỉ vừa mới được tạo thành từ một tinh vân tối và lạnh cách đây chưa lâu và hiện tại mới đang ở giai đoạn đầu của sự phát triển. Liên quan đến vị trí phát hiện các phân tử hữu cơ này, các nhà khoa học tin rằng vùng phát hiện ra các hợp chất hữu cơ này ở vị trí tương tự như vành đai Kuiper (nơi có nhiều các thiên thể băng và các sao chổi ở vị trí bên ngoài Sao Hải Vương) trong Hệ Mặt Trời của chúng ta.
Theo giáo sư Öberg thì trước đó các nghiên cứu về sao chổi và tiểu hành tinh đã chỉ ra rằng tinh vân mặt trời, mà Hệ Mặt Trời được cho là đã hình thành nên từ đó, có nhiều nước và hợp chất hữu cơ phức tạp. Giờ đây, chúng ta có bằng chứng cho thấy cùng một hóa học như vậy tồn tại ở một nơi khác trong vũ trụ, trong vùng có thể hình thành nên những hệ mặt trời khác, không khác biệt so với Hệ Mặt Trời của chúng ta. Không chỉ vậy, các phân tử hữu cơ này được tìm thấy ở MWC 480 lại cũng có cùng nồng độ như trên các sao chổi trong Hệ Mặt Trời. Điều này lần nữa phủ định tính duy nhất và đặc biệt của chúng ta trong vũ trụ này.
“Từ các nghiên cứu về ngoại hành tinh (exoplanet), chúng ta biết rằng Hệ Mặt Trời của chúng ta không phải là nơi duy nhất có các hành tinh đá (rocky planet) và phong phú nước… Bây giờ chúng ta biết thêm rằng nó cũng không phải duy nhất về mặt hóa học hữu cơ. Một lần nữa, chúng ta học được rằng chúng ta không đặc biệt [trong vũ trụ này]. Trên quan điểm về sự sống trong vũ trụ, đây là một tin tuyệt vời.” giáo sư Öberg nêu bật giá trị của nghiên cứu.
Sự hình thành và tồn tại của các phân tử hữu cơ xyanua trong giai đoạn sơ khai của hệ mặt trời
Nhiều năm về trước, các nhà thiên văn học đã biết rằng các đám mây liên sao (interstellar clouds) tối, lạnh là những nhà máy hiệu quả giúp sản xuất ra các phân tử hữu cơ phức tạp trong đó có nhóm phân tử xyanua với gốc CN-. Xyanua, và đặc biệt là Methyl xyanua (CH3CN), đóng vai trò cực kỳ quan trọng đối với quá trình hình thành sự sống bởi chúng có chứa các liên kết cacbon-nitơ, là nền tảng cho quá trình tổng hợp và hình thành các amino axit và protein.
Tuy nhiên, cho đến trước phát hiện của Oberg, người ta vẫn không biết rằng liệu các phân tử hữu cơ này có thể tiếp tục tồn tại và hình thành mới trong môi trường khắc nghiệt khi một hệ mặt trời đang ở giai đoạn mới hình thành (từ các tinh vân) hay không. Lý do là bởi lúc này tồn tại rất nhiều bức xạ năng lượng cao và các cú sốc nhiệt sẽ phá vỡ các liên kết hóa học, từ đó phá vỡ các phân tử hữu cơ trước đó đã hình thành nên khi hệ còn là tinh vân
Nhờ kính viễn vọng ALMA với độ nhạy cao, bây giờ các nhà thiên văn học đã biết được rằng, những phân tử hữu cơ này không chỉ tồn tại mà còn phát triển mạnh trong các điều kiện đó. Không chỉ vậy, số lượng phân tử hữu cơ ở trên đĩa tiền hành tinh quay xung quanh ngôi sao MWC phong phú hơn rất nhiều so với ở các đám mây liên sao. Theo các nhà nghiên cứu, có đủ methyl cyanide tồn tại xung quanh MWC 480 để lấp đầy toàn bộ các đại dương trên Trái Đất. Điều này cho thấy rằng các đĩa tiền hành tinh không những là nơi rất hiệu quả để tạo thành các phân tử hữu cơ phức tạp, ví dụ như CH3CN, mà còn có thể tạo ra chúng trong khoảng thời gian tương đối nhanh. Sự hình thành nhanh chóng này là một cơ sở quan trọng sẽ giúp chúng vượt qua các lực có thể phá vỡ liên kết giữa các phân tử. Hơn nữa, các phân tử này được tìm thấy ở vùng tương đối thanh bình của đĩa tiền hành tinh, tại vị trí cách khoảng 4.5 đến 15 tỷ km tính từ ngôi sao trung tâm. So với những tiêu chuẩn trên Hệ Mặt Trời của chúng ra thì khoảng cách này là vô cùng xa. Tuy nhiên, khi so sánh trong mối tương quan với kích thước của MWC 480 thì vùng này lại tương ứng với vùng mà tại đó sao chổi được hình thành.
Khi hệ mặt trời này tiếp tục phát triển, các nhà thiên văn dự đoán rằng các phân tử hữu cơ, được giữ an toàn trong các sao chổi và thiên thể băng, sẽ được chuyển đến những môi trường phù hợp, giúp ươm mầm cho quá trình hình thành sự sống. Đây là điều mà người ta cho rằng đã từng xảy ra trong Hệ Mặt Trời và Trái Đất.
Video về vị trí của MWC 480, một số chi tiết kỹ thuật trong công trình nghiên cứu, và hình minh họa chiếc đĩa tiền hành tinh quay xung quanh ngôi sao trẻ MWC 480
