Công nghệ mới làm sáng tỏ bí ẩn lâu đời: Sự sống trên Trái đất bắt nguồn như thế nào? Trước khi sự sống xuất hiện trên Trái đất, giai đoạn mà các nhà nghiên cứu gọi là giai đoạn tiền sinh học, bầu khí quyển ít đậm đặc hơn. Điều này có nghĩa là bức xạ năng lượng cao từ không gian có mặt ở khắp mọi nơi và làm ion hóa các phân tử.
Người ta đã đưa ra giả thuyết rằng việc tiếp xúc với các vũng nhỏ chứa urê, một hợp chất hữu cơ quan trọng đối với sự hình thành nucleobase, trước bức xạ cường độ cao này đã gây ra sự chuyển đổi urê thành sản phẩm phản ứng. Những sản phẩm này là những khối xây dựng nên sự sống: DNA và RNA.
Nhưng để hiểu rõ hơn về quá trình này, các nhà khoa học cần nghiên cứu sâu hơn về cơ chế đằng sau quá trình ion hóa và phản ứng urê, cũng như con đường phản ứng và mức tiêu thụ năng lượng.
Một nhóm hợp tác quốc tế gồm có tác giả tương ứng Yin Zhong, hiện là phó giáo sư tại Trung tâm quốc tế về đổi mới và trí tuệ bức xạ Synchrotron (SRIS) tại Đại học Đông Bắc và các đồng nghiệp từ Đại học Geneva (UNIGE), ETH Zurich (ETHZ) và Đại học Hamburg, đã tiết lộ nhiều thông tin hơn thông qua phương pháp quang phổ tia X cải tiến.
Công nghệ này sử dụng nguồn sáng tạo sóng hài bậc cao và đầu phun mặt phẳng chất lỏng dưới micromet, cho phép các nhà nghiên cứu kiểm tra các phản ứng hóa học xảy ra trong chất lỏng với độ chính xác về thời gian vô song. Quan trọng nhất, phương pháp đột phá này cho phép các nhà nghiên cứu nghiên cứu những thay đổi phức tạp trong phân tử urê ở cấp độ femto giây, hay một phần triệu tỷ giây.
Yin cho biết: "Lần đầu tiên, chúng tôi đã chứng minh được phản ứng của các phân tử urê sau khi ion hóa. Bức xạ ion hóa phá hủy các phân tử sinh học urê. Nhưng trong quá trình tiêu tán năng lượng bức xạ, urê trải qua một quá trình động học xảy ra trên thang thời gian femto giây."
Nghiên cứu trước đây về phản ứng phân tử chỉ giới hạn ở pha khí. Để mở rộng nghiên cứu này sang môi trường nước, môi trường tự nhiên cho các quá trình sinh hóa, nhóm nghiên cứu đã phải thiết kế một thiết bị có khả năng tạo ra các tia chất lỏng siêu mỏng dày chưa đến một phần triệu mét trong chân không. Dòng chất lỏng dày hơn hấp thụ một số tia X, cản trở các phép đo.
Yin, người giữ vai trò trưởng nhóm thí nghiệm, tin rằng bước đột phá của họ không chỉ giải đáp sự sống trên Trái đất hình thành như thế nào. Nó cũng mở ra một con đường mới trong ngành khoa học mới về hóa học nguyên tử. "Các xung ánh sáng ngắn hơn là cần thiết để hiểu các phản ứng hóa học trong thời gian thực và thúc đẩy lĩnh vực hóa học. Phương pháp của chúng tôi cho phép các nhà khoa học quan sát phim phân tử, theo dõi từng bước của quá trình trong suốt quá trình."