Tại sao chúng ta chỉ tìm kiếm các dạng hình thái sống có khởi nguồn từ cacbon?

Lược dịch bởi cộng tác viên Kiến Học

Hỏi: Khi bàn về sự sống ngoài hành tinh, tại sao chúng ta chỉ tìm kiếm các dạng hình thái sống có khởi nguồn từ cacbon?

Trả lời (Robert Frost, giảng viên và chuyên viên kiểm soát bay tại NASA):

Có bao giờ chúng ta tự hỏi rằng ở nơi nào đó sự sống có thể không bắt nguồn từ cacbon? Chắc chắn rồi. Nhưng sự sống có nhiều khả năng hình thành từ cacbon hơn là các nguyên tố khác. Tại sao lại như vậy? Câu trả lời: vì Hóa học.

 

 

Bảng tuần hoàn

Bảng tuần hoàn

Tôi đã viền đỏ một cột trong Bảng tuần hoàn cho nó nổi bật. Nguyên tố Cacbon đứng ở đầu cột này. Nguyên tố Cacbon là nguyên tố nhẹ nhất, có nhiều trong tự nhiên nhất với 4 electron hóa trị trong lớp vỏ, và lớp vỏ có khả năng chứa đến 8 electron. Điều đó có nghĩa là một mình nguyên tử Cacbon có khả năng tạo đến 4 liên kết cộng hóa trị trong khi đó với Nitơ (ở bên phải của Cacbon) chỉ có khả năng tạo 3 liên kết và nguyên tố Oxi (bên phải của Nitơ) chỉ có khả năng tạo 2 liên kết mà thôi. Đây là mô hình của khí Mêtan, một ví dụ cho thấy rằng Cacbon có khả năng tạo ra 4 liên kết.

 

Phân tử Mêtan

Phân tử Mêtan

Nguyên tố Cacbon còn có thể hình thành liên kết đôi và tạo nên các phân tử vừa bền chắc (nhưng không quá chắc để khiến phân tử không thể thay đổi cấu trúc), vừa phức tạp, vừa có khả năng rẽ nhánh; chẳng hạn như phân tử Buten ở đây.

Phân tử Butene

Phân tử Butene

Nguyên tố cacbon là một nguyên tố nhẹ, có nhiều trong tự nhiên, có khả năng tạo nên các phân tử rất phức tạp có độ linh động cao. Sự sống rất là phức tạp. Cho nên muốn tồn tại thì sự sống buộc phải linh hoạt.

Vậy còn những nguyên tố khác trong cái ô màu đỏ này thì sao? Có một nguyên tắc nói rằng các nguyên tố từ chu kì 3 trở lên rất khó tạo liên kết đôi. Nếu có thì liên kết đôi đó rất yếu. Do vậy khi chúng ta càng đi xuống các chu kì dưới thì xác suất sự sống tồn tại từ các nguyên tố đó càng thấp. Silicon vẫn có thể tạo liên kết đôi với chính nó, tạo thành hợp chất diselen rất mất ổn định. Silicon cũng có thể là nguyên tố khởi nguồn cho sự sống, nhưng vẫn thua xa cacbon. Đạo diễn của các bộ phim khoa học viễn tưởng thích dùng ý tưởng này; như trong một tập phim Star Trek tên là “Ác quỷ trong bóng tối”, trong đó phi hành đoàn của tàu Enterprise gặp người ngoài hành tinh có cấu trúc cơ thể dựa trên Silicon tên là Horta.

 

Dạng hình sống Silicon trong phim Star Trek

Dạng hình sống Silicon trong phim Star Trek

Vì thế, lí do chính mà chúng ta tìm kiếm các sự sống khởi nguồn từ cacbon là vì xác suất tồn tại của chúng cao hơn các nguyên tố khác. Nhưng lí do thứ hai là chúng ta biết nó trông như thế nào. Có thể trong vũ trụ kia còn có các hình thái sống không dựa trên cacbon, nhưng vì nó quá lạ lẫm nên chúng ta không nhận ra nó là một dạng hình thái sống.

Nguồn: Quora

Content Protection by DMCA.com

One thought on “Tại sao chúng ta chỉ tìm kiếm các dạng hình thái sống có khởi nguồn từ cacbon?

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *