Tìm thấy vật chất hữu cơ phức tạp trong vũ trụ

Trong số ra mới đây của tạp chí Nature, các nhà thiên văn học báo cáo rằng những hợp nhất hữu cơ có tính phức tạp bất ngờ tồn tại trong khắp Vũ trụ. Những kết quả đó cho thấy những hợp chất hữu cơ phức tạp không phải chỉ có ở những thế giới sống mà còn được các ngôi sao sản xuất ra trong tự nhiên nữa.

Giáo sư Sun Kwok và tiến sĩ Yong Zhang thuộc trường Đại học Hong Kong trình bày rằng một chất hữu cơ tìm thấy phổ biến trong khắp Vũ trụ chứa một hỗn hợp gồm những thành phần thơm (dạng vòng) và béo (dạng chuỗi). Những hợp chất đó cũng phức tạp đến mức cấu trúc hóa học của chúng tương tự như cấu trúc của than đá và dầu mỏ. Vì than đá và dầu mỏ là tàn dư của sự sống cổ đại, nên loại vật chất hữu cơ này được cho là chỉ phát sinh từ những sinh vật sống. Khám phá của đội nghiên cứu cho thấy các hợp chất hữu cơ phức tạp có thể đưc[j tổng hợp trong không gian vũ trụ ngay cả khi không có dạng sống nào có mặt.

Đây là một quang phổ thu từ Đài thiên văn vũ trụ Hồng ngoại lồng trên ảnh của Tinh vân Orion nơi những hợp chất hữu cơ phức tạp này được tìm thấy. Ảnh: NASA, C.R. O'Dell và S.K. Wong (Đại học Rice)

Các nhà nghiên cứu đã khảo sát một hiện tượng chưa được giải thích: một tập hợp những phát xạ hồng ngoại phát hiện thấy ở các ngôi sao, không gian giữa các sao, và các thiên hà. Những dấu hiệu quang phổ này được gọi là “Các đặc trưng phát xạ hồng ngoại chưa được nhận dạng”. Trong hơn hai thập niên, lí thuyết được chấp nhận phổ biến nhất về nguồn gốc của những dấu hiệu này là chúng phát sinh từ những phân tử hữu cơ đơn giản cấu tạo gồm các nguyên tử carbon và hydrogen, gọi là các phân tử hydrocarbon thơm đa vòng (PAH). Từ những quan sát thực hiện bởi Đài thiên văn vũ trụ Hồng ngoại và Kính thiên văn vũ trụ Spitzer, Kwok và Zhang đã chứng tỏ rằng quang phổ thiên văn trên có những đặc điểm không thể giải thích bằng những phân tử PAH. Thay vậy, đội nghiên cứu đề xuất rằng các chất tạo ra những phát xạ hồng ngoại này có cấu trúc hóa học phức tạp hơn nhiều. Bằng cách phân tích quang phổ của bụi sao hình thành trong những vụ sao nổ gọi là sao mới, họ cho biết các ngôi sao đang tạo ra những hợp chất phức tạp này chỉ trong cỡ thời gian ngắn ngủi là vài tuần.

Các ngôi sao không những đang tạo ra vật chất hữu cơ phức tạp này, mà chúng còn phóng thích nó vào trong không gian giữa các sao. Nghiên cứu trên ủng hộ cho một quan điểm trước đây của Kwok rằng những ngôi sao già là những xưởng sản xuất phân tử có khả năng sản xuất các hợp chất hữu cơ. “Công trình của chúng tôi cho thấy các ngôi sao không gặp trở ngại gì trong việc tạo ra các hợp chất hữu cơ phức tạp dưới các điều kiện gần như chân không”, Kwok nói. “Trên lí thuyết chuyện này là không thể, nhưng trên thực nghiệm chúng ta có thể thấy nó đang diễn ra”.

Điều thú vị nhất là đám bụi sao hữu cơ này tương tự về cấu trúc với những hợp chất hữu cơ phức tạp tìm thấy ở các thiên thạch. Vì thiên thạch là tàn dư của Hệ mặt trời sơ khai, nên những kết quả trên làm phát sinh khả năng là các ngôi sao đã làm giàu hợp chất hữu cơ cho hệ mặt trời sơ khai. Trái đất thời hồng hoang đã chịu nhiều đợt bắn phá nặng nề bởi sao chổi và tiểu hành tinh, chúng có khả năng đã mang bụi sao hữu cơ. Những sự kiện phân phối hợp chất hữu cơ này có vai trò gì hay không trong sự phát triển của sự sống trên Trái đất vẫn đang là một câu hỏi mở.

Tham khảo: DOI: 10.1038/nature10542

Nguồn: Đại học Hong Kong