NGƯỜI NGOÀI HÀNH TINH có thể trông như thế nào? | SAMURICE

Từ sự tiến hóa của nhiều loài thành dạng cua cho tới các sinh vật trong suốt dưới đáy đại dương, chúng ta đã chứng kiến quá nhiều sinh vật kỳ dị trong hành trình khám phá thế giới. Nhưng khi nhắc tới người ngoài hành tinh, ta lại luôn nghĩ rằng chúng có hình dáng na ná chúng ta, những sinh vật tứ chi và đứng thẳng, gọi là "humanoid".

Câu hỏi đầu tiên, quan trọng hơn cả mà ta cần đặt ra là: “Sự sống là gì?”

Câu trả lời có lẽ sẽ khá dễ dàng, ta chỉ cần nhìn ra ngoài, thở, nhìn vào gương, bất cứ đâu ta cũng thấy sự sống. Ta đang sống trên một hành tinh sống, có những sinh vật sống trên trời, dưới biển, trên mặt đất và cả trên mí mắt chúng ta.

Nhưng khi định nghĩa sự sống, ta khó có thể cắt nghĩa được khái niệm này. Sống là đang hấp thụ khí trời, nghiền nát chất dinh dưỡng dạng thô và tiêu hóa thành dạng mới rồi thải ra các chất không tiêu hóa nữa? Có lẽ đó là sự sống vì bất cứ sinh vật sống nào cũng đang làm điều đó, tiếp thu chất dinh dưỡng và thải ra chất thải.

Đó là một trong nhiều điểm chung mà ta có thể chỉ ra khi nhắc tới sự sống. Cho dù có là động vật hay thực vật, chừng nào nó còn đang có quá trình trao đổi chất thì nó còn sống. Nhưng ngoài điểm chung này ta còn điểm chung gì khác không?

Câu trả lời sẽ là có, có rất nhiều. Nhưng ta cần tập trung vào yếu tố mà ta thường bỏ quên khi nhắc tới khái niệm sinh vật sống, đó là cấu trúc của tế bào.

Ở mức siêu vi, sinh vật sống không chỉ trao đổi chất ở dạng thức ăn và chất thải, nó còn trao đổi chất trong chính cơ thể, trong từng tế bào. Các tế bào của chúng ta được cấu thành từ những phân tử li ti, kết nối với nhau bằng các chất hữu cơ, nhập các chất hữu cơ và vô cơ vào để sản xuất ra một hợp chất khác rồi lại tiếp tục quá trình đó.

Các sinh vật sống đều vậy, được cấu thành từ những tế bào và các tế bào này đều được cấu thành từ chất hữu cơ.

Thú vị đó, mọi thứ sống đều được cấu thành từ chất hữu cơ. Vậy, chất hữu cơ là nền tảng của sự sống sao?

Carbon là một nguyên tố vô cùng thân thuộc và đặc biệt đối với hành tinh của chúng ta. Bởi mọi dạng sống trên trái đất đều được cấu thành từ các nguyên tử Carbon. Cụ thể hơn, Carbon là chất đã kết nối với các chất khác, tạo ra một chuỗi chất có khả năng thiên biến vạn hóa và tạo điều kiện cho những điều kỳ diệu của tạo hóa được hình thành.

Carbon là một chất đặc biệt với những kết nối vô cùng vững chắc với các nguyên tố khác. Đầu tiên, chúng có 4 tay để có thể nắm chặt những nguyên tố quanh mình và đặc biệt là nắm chặt chính nó. Các kết nối đa carbon này là xương sống cho mọi chất hữu cơ.

Từ những chuỗi chất hữu cơ này mà ta có bản đồ cho sự sống, ADN. ADN quyết định sự tồn tại của giống loài. Không có ADN, một sinh vật không thể tồn tại, ra đời, sinh đẻ và duy trì nòi giống. Và ADN thì không thể tồn tại nếu thiếu khả năng kết nối độc nhất vô nhị của Carbon.

Đây là điểm chung lớn nhất của mọi sinh vật sống trên hành tinh xanh này. Tất cả, từ cây cối cho tới mọi động vật từ trên trời xuống dưới biển đều tồn tại nhờ cấu trúc phức tạp mà tinh tế được tạo ra từ Carbon.

Đầu tiên ta cần cân nhắc đến các loại liên kết hóa học cho phép. Để sự sống tồn tại, ta không thể ném tất cả chất hóa học vào cùng một lọ và lắc lên. Để nó ra đời, ta cần có những liên kết đặc biệt, nối các chất hóa học lại với nhau theo trình tự nhất định.

Các liên kết hóa học cơ bản bao gồm liên kết ion, liên kết kim loại và liên kết hóa trị. Sự sống không tồn tại với kim loại nên ta có thể loại bỏ yếu tố thứ 2. Liên kết ion thì quá bất ổn để có thể tồn tại bền vững.

Trong tất cả các chất trên, chỉ có mình Carbon là có khả năng kết nối hóa trị tốt nhất, bền nhất và đa dạng nhất. Nó không chỉ tự kết nối với bản thân mà còn lôi kéo thêm chính các người anh em còn lại để cùng hình thành chuỗi hữu cơ.

Nhưng rồi, khi nhìn vào người anh em to béo bên dưới mang tên Silicon. Ta phải đặt câu hỏi, Silicon thì khác gì Carbon?

Nhìn vào cấu trúc phân tử và khả năng kết nối hóa trị của Silicon, ta có thể dễ dàng thấy tiềm năng của sự sống dựa trên Silicon.

Đầu tiên, Silicon cũng có 4 electron tự do, có thể tạo ra kết nối hóa trị tương tự như Carbon. Nó có thể kết nối với các gốc ba zơ, có thể tự kết nối với chính mình để tạo chuỗi hữu cơ.

Tiếp theo, nếu ta nhìn vào cấu trúc hành tinh và tỉ lệ phân tử, ta có thể dễ dàng thấy Silicon chiếm phần lớn bề mặt Trái Đất. Cát ở mọi nơi, đất đá ở muôn nơi trong khi đó Carbon thì chủ yếu nằm trong than, trong các vật chất nặng hoặc không khí.

Vậy để một sinh vật sống có thể tồn tại dưới dạng Silicon, nó chẳng cần tốn quá nhiều sức để thu thập Silicon và tạo ra chuỗi ADN bằng silicon.

Thế giới của chúng ta được phủ kín bởi hợp chất bền mang tên H2O, nói cách khác, ta rất ướt. Nước là dung môi cực kỳ quan trọng dành cho sự sống vì nó tạo ra không gian di chuyển cho các phân tử để từ đó chúng có thể xây dựng các cấu trúc phân tử lớn hơn như các chuỗi hữu cơ.

Nước là hợp chất khá bền với khả năng hòa tan nhiều chất khác mà không làm ảnh hưởng tới cấu trúc phân tử của chúng. Có cực kỳ ít hóa chất có khả năng phản ứng với nước. Nhưng trong số ít đó, chúng ta có Silicon.

Silicon ở dạng nguyên chất phản ứng cực mạnh với nước, hút hết phân tử Oxy để giải phóng khí Hydro. Thành phẩm sẽ là SiO2 (Silicondiocide hay Silica), một thứ ta có thể dễ dàng tìm thấy ở muôn nơi vì nó là cát và cát thì gần như không phản ứng hóa học để tiếp tục giải phóng Silicon ở môi trường tự nhiên. Ở dạng tinh thể, Silicat có thể biến thành thạch anh tuyệt đẹp nhưng chúng ta không muốn có thạch anh trong thân thể mình.

Nước khó có thể làm dung môi cho Silicon vì khi các phân tử Silicon tách ra để tạo chuỗi hữu cơ, phân tử Silicon sẽ dễ dàng hợp nhất với nước, giải phóng Hydro và tạo ra cát. Vậy nên các sinh vật sống dạng Silicon sẽ không thể tồn tại cùng với nước.

Ngoài nước, chúng ta còn có Acid acetic, Methanol, Ethanol, Chloroform, Ammonia và danh sách vẫn còn dài. Tuy nhiên chúng ta có thể thấy điều hiển nhiên là nước vẫn luôn là dung môi phổ biến nhất trên Trái Đất, để sự sống Silicon được hình thành thì nó phải tồn tại trong môi trường mà các dung môi khác làm vua.

Chúng ta có các hành tinh có đại dương methanol, ethanol và ammonia không? Thực ra là có. Và đó là một hé lộ cực lớn đối với các nhà thiên văn.

Từ khi hóa học đương đại được phát triển, chúng ta đã tự hiểu rằng nước là lựa chọn sáng suốt nhất cho sự sống. Nó ở muôn nơi, dễ dàng tiếp cận và dễ dàng sử dụng. Thêm vào đó nước không phản ứng mãnh liệt với Oxy như các dung môi hữu cơ vậy nên các sinh vật sống có thể sử dụng nó để làm nơi cư trú rồi tiến hóa trong nó.

Tuy nhiên, nhờ sự phát triển của hóa học đương đại mà ta cũng nhận ra, sinh vật sống có thể chọn dung môi khác nếu cơ thể chúng được cấu thành từ vật chất khác. Từ đây, những tác phẩm như “Xenology: Giới thiệu về nghiên cứu khoa học về sự sống, trí thông minh và nền văn minh ngoài Trái đất” của Robert A. Freitas Jr, một nhà nghiên cứu công nghệ nano tại Mỹ.

Trong “chương 8: Hóa sinh kỳ lạ” của bài nghiên cứu này, Robert Freitas đã chỉ ra rằng chúng ta có thể sử dụng dung môi khác cho sự sống, cụ thể là Ammonia.

Ammonia là một trong những dung môi thừa thãi trên bề mặt các hành tinh, đặc biệt là lớp khí quyển của các hành tinh khí ga khổng lồ, trên các mặt trăng lạnh lẽo của các hành tinh này và thậm chí là trên Trái Đất ở thuở hồng hoang. Vậy vấn đề về đại dương Ammonia đã được giải quyết. Vậy tính chất dung môi của nó thì sao?

Ammonia có khả năng hòa tan rất nhiều chất, thậm chí còn hiệu quả hơn cả nước. Ammonia có thể hòa tan trực tiếp natri, magie, nhôm và nhiều chất khác. Đây là lý do vì sao Ammonia thường được sử dụng làm chất tẩy rửa.

Nhưng chưa hết, trong môi trường Ammonia, các hợp chất phức tạp như Protein và acid nucleic có thể được hình thành. Ammonia lỏng có thể hỗ trợ hệ thống hóa học hữu cơ như trong nước. Ammonia có thể giúp các tế bào sống dựa trên ammonia tiếp cận kim loại như magie và nhôm một cách dễ dàng hơn. Lưu huỳnh và Phốt pho, 2 chất quan trọng trong sự hình thành ADN cũng có thể dễ dàng hòa tan trong ammonia với phản ứng ở mức tối thiểu.

Tuy nhiên, Ammonia có thể sôi ở nhiệt độ rất thấp, thay vì sôi ở 100 độ C như nước thì Ammonia đã sục lên ở âm 33 độ C. Nhưng ở trong môi trường khác như các mặt trăng của Sao Mộc hoặc Sao Kim, hoặc thậm chí trên chính các hành tinh đó thì mọi thứ sẽ khác đi rất nhiều. Áp suất khí quyển và trọng lực từ hành tinh khác hoàn toàn tạo ra điều kiện môi trường hoàn toàn khác. Ở các hành tinh này, Ammonia sẽ sôi ở 98 độ C, gần như hoàn hảo cho sự sống.

Nhìn chung, Ammonia gần như là một dung môi hoàn hảo để thay thế nước. Nhưng đây chỉ là một góc nhìn vô cùng khái quát. Nếu nhìn kỹ hơn vào tính chất hóa học và khả năng liên kết phân tử, nước và Ammonia về cơ bản là hai chất hoàn toàn khác biệt, thậm chí còn đối lập.

Thêm vào đó, liên kết Hydro trong thế giới Ammonia cũng không bền như trong nước. Nitro về cơ bản là một dạng khí trơ hơn so với Oxy, vậy nên liên kết của Ammonia dễ dàng bị phá vỡ, nói ngắn gọn, các sinh vật sống trong Ammonia sẽ dễ dàng bị hủy diệt nếu môi trường có thay đổi về nhiệt độ.

Với những chu kỳ tăng giảm nhiệt trên Trái Đất, ta có thể hiểu rằng ta may mắn đến thế nào khi sinh vật sống dạng Carbon được bơi trong nước thay vì bơi trong Ammonia.

Thêm vào đó, dù các cấu trúc protein có thể được hình thành trong ammonia, việc nó tồn tại bền vững để tiếp tục xây dựng các cấu trúc cao cấp hơn cũng không thể đảm bảo. Từ đó, một cấu trúc đa tầng protein, phức tạp như ADN rất khó có thể hình thành.

Ammonia rất dễ cháy trong Oxy, điều đó khiến việc các sinh vật sống trong thế giới Ammonia không thể thở oxy hoặc phải hô hấp, trao đổi chất với loại khí khác. Thêm vào đó các bức xạ như tia UV sẽ phá hủy cấu trúc phân tử, khiến nước bị phân ly thành Oxy rồi tích tụ lại thành Ozone. Sự tồn tại của Ozone gần như là tiên quyết cho sự sống vì nó bọc hành tinh khỏi sự ảnh hưởng của bức xạ mặt trời. Nhưng với Ammonia thì không. Ammonia bị phân ly thành Nitro và Nitro không thể bảo vệ hành tinh khỏi bức xạ mặt trời. Các sinh vật sống trong thế giới Ammonia sẽ phải chui xuống đáy sâu với có thể thoát khỏi laze vũ trụ đến từ ngôi sao trung tâm.

Vậy, dù có thể thấy rằng sự sống bằng Ammonia khó có thể hình thành, nhưng với khả năng tạo hóa vô tận của vũ trụ, việc ở đâu đó ngoài kia có một thế giới không có Oxy, chỉ có biển Ammonia, có thể các sinh vật sống bằng Silicon đang bơi trong biển Ammonia mà ta không biết.

Nhưng cho tới nay, chúng ta vẫn chưa có bằng chứng nào cho sự sống ngoài chính chúng ta, những sinh vật sống dạng Carbon. Vậy nên, như chính Carl Sagan đã nói, sự thiếu vắng bằng chứng thường dẫn tới sai lầm khi nghĩ rằng đó là bằng chứng về sự thiếu vắng. Việc chưa tìm thấy bằng chứng về sự sống dạng Sillicon hay Ammonia không phải là minh chứng cho việc sự sống đó không tồn tại, chỉ đơn giản là ta chưa tìm được và chưa khám phá được. Và đó là lý do vì sao, hành trình tìm kiếm sự sống ngoài hành tinh vẫn phải tiếp tục.

Nhưng trong hành trình đó, ta cần có một cái nhìn rộng mở hơn về khái niệm sự sống. Sự sống không nhất thiết phải theo một khuôn khổ nào. Sự sống của Trái Đất có lẽ không phải là mô hình duy nhất. Sự sống ngoài hành tinh có thể ở những hình dạng mà ta không thể hiểu được và không thể tưởng tượng được. Vậy nên để có thể thực sự tìm và nghĩ tới người ngoài hành tinh, hãy bỏ qua mọi hình tượng mà ta từng có về những sinh vật này và hãy để đấng tạo hóa cho ta những câu chuyện đáng ngạc nhiên nhất.

Và đó là câu chuyện về hình dáng người ngoài hành tinh, về những sự sống ngoài Trái Đất và cách nó có thể hình thành. Liệu chúng có ở dưới nước và thở oxy như ta không? Hay chúng sẽ ở dưới Amoniac, sống bằng Silicon và thở ra cát?