Một đánh giá mới nhất do nhóm nghiên cứu từ Đại học Rutgers ở Hoa Kỳ dẫn đầu chỉ ra rằng nguồn gốc của sự sống trên trái đất có thể không chỉ bắt nguồn từ "cái nôi" truyền thống của các miệng phun thủy nhiệt dưới biển sâu. Môi trường giàu khoáng chất ở nhiệt độ cao được hình thành do tác động của các tiểu hành tinh hoặc thiên thạch cũng có thể cung cấp một giai đoạn quan trọng cho quá trình hóa học của sự sống ban đầu.

Tác giả đầu tiên của bài báo, Shea Sinquemani Cinquemani đã nói trong một cuộc phỏng vấn: "Từ quan điểm khoa học, chúng ta vẫn không biết làm thế nào Trái đất sơ khai, vốn không có sự sống, lại tạo ra đợt sự sống đầu tiên. Làm thế nào mà bước này lại xảy ra từ hư vô?" Cinquemani tốt nghiệp Trường Khoa học Môi trường và Sinh học tại Đại học Rutgers vào năm 2025 với bằng cử nhân về sinh học biển và quản lý nghề cá. Công trình này cũng là nỗ lực nghiên cứu khoa học “đi tắt đón đầu” mà cô đã hoàn thành trong thời gian học đại học.

Một bài đánh giá liên quan đã được xuất bản trên Tạp chí Khoa học và Kỹ thuật Hàng hải, tập trung vào việc phân loại các môi trường địa chất nơi sự sống có thể đã được sinh ra, đặc biệt tập trung vào hệ thống thủy nhiệt - những nơi chất lỏng giàu khoáng chất, nhiệt độ cao lưu thông trong đá và cuối cùng phun ra ngoài, tạo thành các gradient năng lượng rõ ràng và các điều kiện hóa học đa dạng, từ đó thúc đẩy các phản ứng phức tạp. Ngoài các miệng phun thủy nhiệt dưới biển sâu truyền thống, bài báo còn chú ý đến các hệ thống thủy nhiệt được hình thành do va chạm thiên thạch, tin rằng loại môi trường này có thể đã rất phổ biến ở Trái đất sơ khai nhưng đã bị bỏ qua trong một thời gian dài.

Bài báo được đồng ký bởi Cinquemani và nhà hải dương học Richard Lutz của Đại học Rutgers. Đối với một sinh viên đại học, việc dẫn đầu bài đánh giá với tư cách là tác giả đầu tiên được người giám sát của anh ta mô tả là một "thành tích cực kỳ bất thường". Lutz cho biết: "Việc sinh viên chưa tốt nghiệp tham gia viết bài không phải là hiếm, giáo viên cũng thường mời những sinh viên xuất sắc tham gia các dự án. Nhưng việc xuất bản một bài báo như vậy với một sinh viên chưa tốt nghiệp là tác giả đầu tiên lại mang một ý nghĩa hoàn toàn khác". Lúc đầu, công việc này chỉ là bài tập trên lớp của Cinquemani trong khóa học “Các miệng phun thủy nhiệt đại dương”. Chủ đề yêu cầu cô phải suy nghĩ: Nếu các hệ thống thủy nhiệt tương tự tồn tại trên các hành tinh khác, liệu chúng có khả năng nuôi dưỡng sự sống không?

Cinquemani thẳng thắn nói rằng khi mới nhận nhiệm vụ, anh “gần như không biết gì cả”. "Nghĩ về nguồn gốc sự sống trên một hành tinh khác có cảm giác rất kỳ quái. Ban đầu tôi quen thuộc hơn với sinh học thuần túy, nhưng chủ đề này đã đưa tôi đến với hóa học, vật lý và thậm chí cả địa chất." Sau khi tốt nghiệp, cô mở rộng bài tập trên lớp của mình thành một bài ôn tập có hệ thống hơn, so sánh hệ thống thủy nhiệt được hình thành do va chạm với các miệng phun thủy nhiệt dưới biển sâu. Bài viết cuối cùng đã được chấp nhận sau 5 vòng xem xét nghiêm ngặt và 15 trang lấy ý kiến.

Kể từ khi được phát hiện vào cuối những năm 1970, các miệng phun thủy nhiệt dưới biển sâu đã trở thành những “ứng cử viên nóng bỏng” trong nghiên cứu về nguồn gốc sự sống. Môi trường này không cần ánh sáng mặt trời để hỗ trợ toàn bộ hệ sinh thái và các vi sinh vật dựa vào các hóa chất như hydro sunfua để tạo năng lượng, tồn tại thông qua tổng hợp hóa học thay vì quang hợp. Nguồn nhiệt của hệ thống thủy nhiệt có thể đến từ hoạt động núi lửa trong lớp vỏ trái đất hoặc từ các phản ứng hóa học giữa nước và đá. Ngay cả khi không có magma, "ốc đảo" ấm áp cục bộ vẫn có thể được hình thành ở vùng biển sâu lạnh giá.

Công trình của Cinquemani tiếp tục khuôn khổ nghiên cứu truyền thống này và nhấn mạnh vai trò tiềm năng của các hệ thống thủy nhiệt do tác động vào nguồn gốc của sự sống. Khi một thiên thạch lớn va vào Trái đất, động năng cực lớn ngay lập tức chuyển hóa thành nhiệt độ cao khiến các khối đá xung quanh tan chảy. Miệng núi lửa va chạm sau đó tích tụ nước trong quá trình làm mát, tạo thành một môi trường đặc biệt với khu vực trung tâm cực kỳ ấm áp và được bao quanh bởi nước. Nước nóng và khoáng chất được trao đổi liên tục, tạo thành một hệ thống tương tự như các miệng phun thủy nhiệt dưới biển sâu. Cinquemani mô tả: “Bạn sẽ có được một lõi nhiệt độ cao được bao quanh bởi nước hồ, hệ thống này sẽ tạo thành một hệ thống thủy nhiệt tương tự như biển sâu, ngoại trừ nguồn nhiệt đến từ các vụ va chạm chứ không phải từ núi lửa”.

Để đánh giá sự tiến hóa thực sự của loại môi trường này và tiềm năng hỗ trợ hóa học sự sống của nó, bài báo đã xem xét các ví dụ điển hình từ ba thời kỳ khác nhau. Ví dụ về các miệng hố: miệng núi lửa va chạm Chicxulub ở Mexico, được hình thành khoảng 65 triệu năm trước và có liên quan đến sự tuyệt chủng của loài khủng long; miệng hố va chạm Haughton ở Bắc Cực thuộc Canada, được hình thành khoảng 31 triệu năm trước; và hồ Lonar ở Ấn Độ được hình thành cách đây khoảng 50.000 năm và vẫn còn tồn tại cho đến ngày nay. Hồ). Các hệ thống thủy nhiệt được hình thành do những tác động này có thể duy trì hoạt động trong hàng nghìn đến hàng chục nghìn năm, cung cấp khoảng thời gian cho các phân tử đơn giản dần dần phát triển thành các cấu trúc hữu cơ phức tạp hơn.

Các nhà nghiên cứu tin rằng ở Trái đất sơ khai khi các thiên thạch và sao chổi thường xuyên ghé thăm, loại môi trường thủy nhiệt do va chạm này có thể phổ biến hơn nhiều so với ngày nay và do đó có thể đã đóng vai trò bị đánh giá thấp trong sự ra đời của sự sống - những sự kiện va chạm thiên thể thường được coi là "thảm họa" cũng có thể đã xây dựng nên các phòng thí nghiệm hóa học cần thiết cho sự khởi đầu của sự sống. Ý tưởng này tiếp tục sự tích lũy lý thuyết miệng phun thủy nhiệt dưới biển sâu trong nhiều thập kỷ và mở rộng các kịch bản có thể xảy ra về nguồn gốc sự sống từ biển sâu đến các hồ và hệ thống ngầm trong các miệng hố va chạm.

Bản thân Lutz là một trong những người tiên phong đầu tiên trong nghiên cứu miệng phun thủy nhiệt dưới biển sâu. Trong thời gian làm nghiên cứu sinh sau tiến sĩ, anh đã lặn hơn một dặm dưới mặt biển trên tàu lặn Alvin và chứng kiến ​​hệ sinh thái thịnh vượng trong bóng tối hoàn toàn. Những chuyến đi này được coi là đã tạo ra một lĩnh vực nghiên cứu mới và làm mới lại hiểu biết của cộng đồng khoa học về “sự sống có thể tồn tại mà không cần ánh sáng mặt trời”. Lutz nói: “Chúng tôi đã thảo luận trong nhiều năm về khả năng sự sống có thể được sinh ra ở các miệng phun thủy nhiệt dưới biển sâu”.

Đánh giá này của Cinquemani, đồng thời tổng hợp các bằng chứng hiện có ở biển sâu, đồng thời cũng đưa ra ngày càng nhiều kết quả gần đây về các hệ thống thủy nhiệt do tác động, cho rằng cả hai loại môi trường đều có tiềm năng hỗ trợ các phản ứng hóa học quan trọng trong giai đoạn đầu của sự sống. Sự thay đổi quan điểm này không chỉ liên quan đến lịch sử của Trái đất mà còn chỉ ra việc khám phá sự sống ngoài Trái đất: Cộng đồng khoa học suy đoán rằng có thể có hoạt động thủy nhiệt tích cực dưới các mặt trăng băng giá như mặt trăng Europa của Sao Mộc và mặt trăng Enceladus của Sao Thổ, và những môi trường tương tự có thể đã được nuôi dưỡng trong các miệng hố va chạm ban đầu của Sao Hỏa. Nếu chất lỏng thủy nhiệt và các hệ thống va chạm trên Trái đất thực sự có thể "làm nóng" sự sống, chúng cũng có thể cung cấp manh mối quan trọng và khu vực mục tiêu cho các cuộc tìm kiếm sự sống ngoài Trái đất trong tương lai.

Đối với bản thân Sinquemani, nghiên cứu này xuất phát nhiều hơn từ sự tò mò chung của con người. Cô hiện đang làm kỹ thuật viên tại Trung tâm Đổi mới Nuôi trồng Thủy sản của Đại học Rutgers ở Cape May, New Jersey, nơi cô tham gia nghiên cứu khoa học liên quan đến nuôi trồng thủy sản đồng thời chuẩn bị cho các nghiên cứu sâu hơn về khoa học biển. Cô nói: “Sự tò mò của con người gần như là vô tận. "Chúng tôi sẽ tiếp tục đặt câu hỏi và cố gắng truy tìm nguồn gốc của mọi thứ. Có thể chúng tôi sẽ không bao giờ có thể khôi phục chính xác thời điểm sự sống được sinh ra, nhưng chúng tôi có thể tiến gần nhất có thể để hiểu mọi thứ có thể đã xảy ra như thế nào."