Vai trò tiềm ẩn của lực hấp dẫn trong sự tiến hóa trí tuệ loài người

Một nghiên cứu tiền xuất bản mới đã trình bày chi tiết hành trình này, mô tả cách sóng hấp dẫn phát ra từ cặp sao neutron xoắn ốc đã kéo chúng lại gần nhau hơn, dẫn đến vụ va chạm và giải phóng các nguyên tố nặng, vốn đóng vai trò then chốt trong việc hình thành lõi nóng chảy của Trái Đất.

Chính những lực này (cùng với các yếu tố khác) đã tạo ra từ quyển và khởi động kiến tạo mảng, cuối cùng giúp hành tinh của chúng ta có khả năng nuôi dưỡng một loài có trí tuệ để khám phá những câu hỏi vũ trụ bao la.

Có lẽ bạn đã từng nghe câu nói "chúng ta đều được tạo thành từ bụi sao," ngụ ý rằng cơ thể chúng ta được cấu tạo từ các nguyên tố sơ khai được hình thành trong "lò luyện kim" của các ngôi sao. Điều này chắc chắn đúng, nhưng khi chúng ta hiểu sâu hơn về vũ trụ (đặc biệt là sau khám phá mang tính đột phá về sóng hấp dẫn đầu tiên vào năm 2015), bức tranh trở nên phức tạp hơn một chút.

Một bài báo mới, được tải lên máy chủ bản in trước arXiv, trình bày một thí nghiệm tư duy chi tiết về một chuỗi dài các sự kiện thiên văn, địa vật lý và sinh học liên kết sóng hấp dẫn với sự tồn tại của chúng ta. Bernard Schutz từ Đại học Cardiff, tác giả chính của bài báo, từ lâu đã suy ngẫm về cách sóng hấp dẫn đóng vai trò quan trọng đối với sự tồn tại của… mọi thứ. Trong một bài đăng trên blog năm 2018, nhìn lại khám phá tuyệt vời về GW170817 – phát hiện sóng hấp dẫn đầu tiên từ vụ va chạm của hai sao neutron – Schutz đã thảo luận về cách các vụ va chạm sao neutron đôi này, được gọi là kilonova, đã khởi động một phản ứng dây chuyền cuối cùng tạo ra một loài thông minh trên nhánh xoắn ốc của Ngân Hà có khả năng khám phá những bí ẩn này. Trong một hiệu ứng domino của các sự kiện, sóng hấp dẫn đã tạo ra chúng ta.

"Đó là vì những thứ bị thổi bay ra trong vụ nổ kilonova đã biến thành," Schutz viết vào thời điểm đó. "Sự phân rã dần dần của các đồng vị urani và thori có tuổi thọ dài trong lớp phủ của Trái Đất cung cấp khoảng một nửa lượng nhiệt, khi thoát ra ngoài qua lớp vỏ rắn, thúc đẩy hoạt động núi lửa và kiến tạo mảng [...]. Những hiện tượng địa chất này đã đóng một vai trò quan trọng trong quá trình tiến hóa của sự sống trên Trái Đất, bằng cách thách thức các loài với một môi trường liên tục thay đổi, thúc đẩy quá trình tiến hóa không ngừng."

Vậy, chính xác thì làm thế nào chúng ta chuyển từ một hệ sao đôi neutron đến sự sống phát triển mạnh mẽ trên Trái Đất? Schutz và các đồng tác giả của ông sẽ trình bày chi tiết hơn về ý tưởng này trong bản in trước mới, về cơ bản là hướng dẫn chúng ta đi qua toàn bộ quá trình. Tuy nhiên, vai trò chính của sóng hấp dẫn xuất hiện ngay từ đầu câu chuyện vũ trụ này – là động lực chính của các vụ va chạm sao neutron và do đó, là động cơ đằng sau sự phong phú của các nguyên tố nặng hình thành nên hành tinh của chúng ta.

"Sóng hấp dẫn mang năng lượng ra khỏi các hệ sao đôi và do đó đưa các ngôi sao lại gần nhau hơn," các tác giả viết. "Vụ nổ Kilonova là nguồn chính của các nguyên tố trong bảng tuần hoàn nặng hơn sắt [...]. Chúng bao gồm urani và thori, có các đồng vị phóng xạ U238 và U232 phân bố khắp bên trong Trái Đất. Nếu không có kilonova, sự phong phú của các đồng vị này sẽ nhỏ hơn nhiều, hoặc thậm chí bằng không."

Lõi ngoài lỏng, nóng chảy này sau đó biến Trái Đất thành một địa động lực, tạo ra một từ quyển có khả năng che chắn sự sống tiềm năng khỏi các tia vũ trụ từ Mặt Trời. Nhiệt này cũng thúc đẩy kiến tạo mảng, mà các nghiên cứu trước đây đã chỉ ra là động lực chính của quá trình tiến hóa và (trong trường hợp của Homo sapiens) là nhận thức tiên tiến.

Schutz và cộng sự là nhóm đầu tiên đưa ra lý thuyết về nguồn gốc từ sóng hấp dẫn này. Tuy nhiên, vào năm 2024, một nhóm các nhà nghiên cứu từ Kings College London, CERN, Đại học Illinois và Đại học Notre Dame cũng đã liên kết vai trò của sóng hấp dẫn trong việc sản xuất iốt và brom – hai nguyên tố nặng thiết yếu cho sinh học của con người.

Do vai trò đáng kinh ngạc của sóng hấp dẫn không chỉ trong quá trình tiến hóa của vũ trụ mà còn trong sự sống trên Trái Đất, các nhà khoa học có động lực dễ hiểu để phát triển các công cụ mới nhằm phát hiện các nguồn khác của những gợn sóng này trong không gian-thời gian.

Năm ngoái, Cơ quan Vũ trụ Châu Âu (ESA) đã bật đèn xanh cho việc phát triển Ăng-ten Không gian Giao thoa kế Laser (LISA) – một đài quan sát sóng hấp dẫn trên không gian sẽ theo sau Trái Đất trên quỹ đạo với hy vọng thu được các tín hiệu cụ thể từ các vụ sáp nhập lỗ đen siêu lớn. ESA thậm chí đã bắt đầu phát triển các kế hoạch cho người kế nhiệm của LISA, được gọi là Big Bang Observer (BBO), để phát hiện sóng hấp dẫn được tạo ra từ quá trình hình thành vũ trụ.

Vì vậy, mặc dù đúng là mọi sự sống đều được tạo thành từ vật chất của các ngôi sao, nhưng chính sóng hấp dẫn đã khiến tất cả vật chất của các ngôi sao đó trở nên khả thi.