‘Siêu lửa’ năng lượng mặt trời mạnh hơn hàng triệu lần so với bất cứ thứ gì ngày nay có thể đã châm ngòi cho sự sống trên Trái đất

Một nghiên cứu mới cho thấy sự sống trên Trái đất có thể đã được châm ngòi bởi các siêu năng lượng khổng lồ từ một mặt trời trẻ hiếu động.

Bằng cách bắn các hạt tích điện được tìm thấy trong gió mặt trời vào hỗn hợp khí có trong bầu khí quyển sơ khai của Trái đất, các nhà khoa học phát hiện ra rằng các thành phần kết hợp này tạo thành một lượng đáng kể axit amin và axit cacboxylic – khối xây dựng cho protein và tất cả sự sống hữu cơ.

Các nhà khoa học đã bối rối về các điều kiện kích hoạt sự sống trên Trái đất kể từ những năm 1800, khi người ta suy đoán rằng sự sống có thể đã bắt đầu trong một loại súp hóa học nguyên thủy được gọi là “ao nhỏ ấm áp”. Vào những năm 1950, các thí nghiệm cho thấy hỗn hợp khí gồm metan, amoniac, nước và hydro phân tử tiếp xúc với tia sét nhân tạo cho thấy 20 axit amin khác nhau được hình thành từ quá trình này.

Có liên quan: Xem những bức ảnh mặt trời mới tuyệt vời từ kính viễn vọng mặt trời lớn nhất thế giới

Tuy nhiên, trong những năm kể từ đó, bức tranh trở nên phức tạp. Các nhà khoa học phát hiện ra rằng bầu khí quyển sơ khai của Trái đất chứa ít amoniac và mêtan hơn so với suy nghĩ trước đây, đồng thời có nhiều carbon dioxide và nitơ phân tử hơn – cả hai đều là những loại khí cần nhiều năng lượng hơn để phân hủy so với chỉ riêng tia sét có thể cung cấp.

Bây giờ, một nghiên cứu mới, được công bố ngày 28 tháng 4 trên tạp chí Mạng sốngđã sử dụng máy gia tốc hạt để phát hiện ra rằng các tia vũ trụ từ các siêu vụ nổ năng lượng cao có thể mang lại bước khởi đầu cần thiết cho sự sống trên Trái đất.

“Hầu hết các nhà điều tra bỏ qua thiên hà các tia vũ trụ bởi vì chúng yêu cầu thiết bị chuyên dụng, như máy gia tốc hạt”, tác giả chính của nghiên cứu Kensei Kobayashigiáo sư hóa học tại Đại học Quốc gia Yokohama ở Nhật Bản, nói trong một tuyên bố. “Tôi đã may mắn được tiếp cận với một vài trong số chúng gần các cơ sở của chúng tôi.”

Các ngôi sao tạo ra từ trường mạnh, được tạo ra thông qua dòng điện tích trong plasma nóng chảy chạy dọc và bên dưới bề mặt của chúng. Đôi khi, các đường sức từ này thắt lại thành các đường gấp khúc trước khi đột ngột bẻ gãy, giải phóng năng lượng thành các đợt bức xạ gọi là các tia lửa mặt trời và các tia nổ vật chất mặt trời được gọi là phun trào hàng loạt coronal (CME).

Khi vật chất năng lượng mặt trời này – chủ yếu bao gồm các electron, proton và hạt alpha – va chạm vào từ trường của Trái đất, nó sẽ gây ra một cơn bão địa từ, kích động các phân tử trong bầu khí quyển của chúng ta để tạo ra cực quang nhiều màu sắc được gọi là cực quang đầy màu sắc. đèn phía bắc. Cơn bão mặt trời lớn nhất trong lịch sử gần đây là năm 1859 Sự kiện Carringtongiải phóng năng lượng tương đương với 10 tỷ quả bom nguyên tử 1 megaton, nhưng ngay cả sự kiện này cũng bị thu nhỏ bởi sức mạnh của một vụ cháy siêu nhiên, có thể mạnh hơn từ hàng trăm đến hàng nghìn lần.

siêu pháo sáng loại này thường chỉ phun trào 100 năm một lần hoặc lâu hơn, nhưng điều đó có thể không phải lúc nào cũng đúng. Bằng cách xem xét dữ liệu từ sứ mệnh Kepler của NASA, từ năm 2009 đến 2018 đã thu thập thông tin về các hành tinh giống Trái đất và các ngôi sao của chúng, một Nghiên cứu năm 2016 trên tạp chí Nature Geoscience đã chỉ ra rằng, trong 100 triệu năm đầu tiên của Trái đất, mặt trời mờ hơn 30%, nhưng các siêu pháo sáng bùng phát từ bề mặt của nó cứ sau 3 đến 10 ngày.

Để xem vai trò của siêu ngọn lửa có thể đóng vai trò trong việc tạo ra axit amin trên Trái đất cổ đại, các nhà nghiên cứu của nghiên cứu mới đã kết hợp carbon dioxide, nitơ phân tử, nước và một lượng khí mê-tan khác nhau thành hỗn hợp khí mà họ có thể tìm thấy trong bầu khí quyển sơ khai của chúng ta. Sau đó, bằng cách bắn hỗn hợp khí với các proton từ máy gia tốc hạt nhỏ (được gọi là máy gia tốc song song) hoặc đốt cháy chúng bằng tia sét mô phỏng, các nhà khoa học đã kích hoạt quá trình sản xuất axit amin và axit cacboxylic – cả hai đều là điều kiện tiên quyết hóa học quan trọng cho sự sống.

Khi các nhà nghiên cứu tăng mức mêtan, các axit amin và axit cacboxylic được tạo ra bởi cả proton và tia sét đều tăng lên, nhưng để tạo ra chúng ở mức có thể phát hiện được, hỗn hợp proton chỉ cần nồng độ mêtan 0,5%, trong khi tia sét phóng điện cần 15%.

Đồng tác giả nghiên cứu cho biết: “Và thậm chí ở mức 15% mêtan, tốc độ sản xuất axit amin của sét ít hơn một triệu lần so với proton”. Vladimir Airapetian, một nhà vật lý thiên văn tại Trung tâm Chuyến bay Không gian Goddard của NASA, người cũng đã làm việc trong nghiên cứu Khoa học Địa chất Tự nhiên năm 2016. “Trong điều kiện lạnh giá, bạn không bao giờ có sét và Trái đất sơ khai nằm dưới ánh mặt trời khá mờ nhạt. Điều đó không có nghĩa là nó không thể đến từ sét, nhưng hiện tại sét dường như ít xảy ra hơn và các hạt mặt trời dường như có nhiều khả năng hơn.”

Được xuất bản lần đầu trên LiveScience.com.