Sự sống trên Trái Đất bắt đầu từ núi lửa

Trước đây, một số nhà khoa học từng đề xuất rằng, các thiên thạch đã mang những sinh vật sống tới Trái Đất. Tuy nhiên, ngày càng có nhiều ý kiến ủng hộ giả thuyết rằng, sự sống khởi phát trên Trái Đất từ những nơi như miệng hố thủy nhiệt dưới đáy biển và hình thành từ các vật chất vô tri vô giác như những hóa chất tồn tại trong các khí tự nhiên và khoáng chất.

Tiến sĩ Terry Kee thuộc Đại học Leeds (Anh) cho biết, trước khi có đời sống sinh học, Trái Đất thuở sơ khai chỉ có "đời sống địa chất". Ông và các cộng sự đã phát triển một phương pháp mới để kích thích các quá trình có thể đã làm khởi phát sự trao đổi chất tế bào trên Trái Đất - một chức năng sinh học thiết yếu đối với mọi dạng sinh vật sống.

Theo nhóm nghiên cứu, các tế bào nhiên liệu trong xe hơi sản sinh năng lượng điện bằng cách phản ứng với chất đốt và chất oxy hóa. Đây là một ví dụ về phản ứng oxy hóa - khử (một phân tử mất electron, trong khi một phân tử nhận thêm electron).

Tương tự, quá trình quang hợp ở thực vật bao gồm việc sản sinh năng lượng điện từ sự khử cacbon điôxit thành đường và oxy hóa nước thành oxy phân tử. Và việc hô hấp trong các tế bào ở cơ thể người là sự oxy hóa đường thành cacbon điôxit và khử oxy thành nước, với năng lượng điện tạo ra trong phản ứng.

Các môi trường địa chất nhất định, chẳng hạn như các miệng núi lửa dưới đáy biển, có thể được coi là "những tế bào nhiên liệu môi trường", vì năng lượng điện có thể sản sinh từ phản ứng oxy hóa - khử giữa các nhiên liệu thủy nhiệt và các chất oxy hóa trong nước biển, chẳng hạn như oxy.

Để chứng minh cho quan niệm về mô hình tế bào nhiên liệu giúp khởi phát sự trao đổi chất tế bào trên Trái Đất, nhóm nghiên cứu của ông Kee đã đưa chất xúc tác platin truyền thống vào các tế bào nhiên liệu và các thử nghiệm điện với những thành phần cấu tạo nên khoáng chất địa chất, như sắt và niken. "Một số khoáng chất nhất định có thể thúc đẩy các phản ứng oxy hóa - khử địa chất, sau đó dẫn tới sự trao đổi chất sinh học", tiến sĩ Laura Barge, một thành viên nhóm nghiên cứu, cho biết.

Sắt và niken, những thành phần khoáng chất phổ biến trên Trái Đất thuở sơ khai, ít phản ứng hơn nhiều so với platin. Tuy nhiên, một lượng nhỏ điện thu được cũng đủ cho thấy, những kim loại này vẫn có thể sản sinh ra điện trong tế bào nhiên liệu và do đó cũng đóng vai trò chất xúc tác cho những phản ứng oxy hóa - khử bên trong miệng núi lửa dưới đáy biển Trái Đất thuở sơ khai.

Công trình nghiên cứu trên có thể giúp các nhà khoa học nhận biết, liệu sự sống có thể khởi phát ở những môi trường tương tự (có nước ở dạng lỏng) trên các hành tinh khác, như sao Hỏa trước kia hay mặt trăng Europa của sao Mộc, hay không.