How the Universe Works

Nhìn xung quanh bạn về sự sống trên trái đất.

Sau đó nhìn lên bầu trời.

Các ngôi sao và hành tinh, động vật và thực vật.

Mọi thứ chúng ta thấy đều được tạo từ cùng một thứ.

Nhưng làm thế nào mà những thứ này, những nguyên tử này,

lại kết hợp với nhau để tạo ra chúng ta?

Và chúng ta có phải là sự sống duy nhất hỏi câu hỏi này không?

Ở mọi nơi chúng ta nhìn trong vũ trụ,

chúng ta thấy những thứ giống nhau tuân theo các quy tắc giống nhau.

Vũ trụ chỉ được tạo thành

từ một số các thành phần cơ bản.

Hydro, heli, lithium, carbon, v.v.

Tất cả những hóa chất này, với tỷ lệ khác nhau,

là thứ tạo nên chúng ta.

Và chính những chất hóa học này, với tỷ lệ khác nhau,

tạo nên mọi thứ.

Chính những chất hóa học hình thành nên các thiên hà và các ngôi sao

đã làm nên điều kỳ diệu trên trái đất, thậm chí có thể là độc nhất vô nhị.

Chúng trở thành những sinh vật sống,

những sinh vật có thể phát triển, sinh sản và suy nghĩ.

Chúng ta là một phần của vũ trụ được tạo ra có tri giác.

Tôi nghĩ đó là một phép màu sinh học.

Bạn nhìn lên bầu trời, và bằng cách nào đó bạn biết rằng

bạn đang kết nối với nó.

Điều đó thật tuyệt vời.

Vậy câu chuyện về sự sống trên trái đất bắt đầu từ khi nào?

Trên thực tế, nó bắt đầu từ rất lâu trước khi trái đất tồn tại.

Sau vụ nổ lớn,

vũ trụ chỉ là một đám mây khí hydro rộng lớn.

Sau đó, các túi đám mây khí sụp đổ để tạo thành các ngôi sao.

Và chỉ những ngôi sao mới có thể biến hydro

thành những phân tử phức tạp hơn, chúng sẽ trở thành hành tinh

và con người.

Tôi không nghĩ có cách nào bạn có thể tạo ra sự sống

chỉ từ hydro.

Bạn cần các hợp chất khác để cung cấp cho bạn hóa học phức tạp hơn.

Khởi đầu của sự sống thực sự là khởi đầu của những ngôi sao đầu tiên,

có thể là khoảng nửa tỷ năm sau vụ nổ lớn.

Sâu bên trong lõi của những ngôi sao sơ khai này,

nhiệt và áp suất nghiền nát các nguyên tử hydro với nhau

đến mức chúng hợp nhất mạnh mẽ,

tạo ra các nguyên tử heli và giải phóng một vụ nổ năng lượng.

Theo thời gian, các nguyên tử heli cũng kết hợp với nhau,

tạo ra cacbon, nitơ, oxy và thậm chí là các nguyên tử nặng hơn.

Trải qua hàng trăm triệu năm,

các ngôi sao cổ đại hình thành nên tất cả các nguyên tố

tạo nên hệ mặt trời của chúng ta ngày nay,

bao gồm cả các nguyên tử trong cơ thể bạn.

Nhưng khi làm như vậy, những ngôi sao này phải trả một cái giá thê thảm.

Bị cạn kiệt năng lượng, các ngôi sao cổ đại sụp đổ

và sau đó phát nổ trong một siêu tân tinh,

phát tán bụi sao giàu chất hóa học của chúng ra khắp không gian.

Sắt trong máu của bạn, canxi trong răng,

trong xương của bạn, những thứ này được tạo ra

trong một vụ nổ siêu tân tinh,

có thể là những ngôi sao khác đã nổ cách đây hàng tỷ năm,

gieo mầm cho không gian xung quanh chúng bằng những thứ này.

Chúng ta là sản phẩm của không chỉ một vụ nổ sao,

mà là nhiều vụ nổ sao.

Và các nguyên tử ở tay trái của chúng ta có lẽ đến từ một ngôi sao khác với

tay phải của chúng ta.

Carbon, nitơ, oxy, sắt, tất cả những thứ đó

chỉ được tạo ra trong các ngôi sao.

Và cách duy nhất nó có thể đến được đây trên trái đất

là nếu những ngôi sao đó phát nổ và vật chất đó sau đó được trộn lẫn

trong hệ mặt trời của chúng ta.

Được thổi qua không gian, những nguyên tử phức tạp này

giờ đây được "rắc" vào những đám mây khí vốn là vườn ươm của những ngôi sao mới.

Và 4,6 tỷ năm trước,

một đám mây cụ thể bắt đầu sụp đổ dưới lực hấp dẫn của chính nó,

và mặt trời của chúng ta bùng cháy.

Phần lớn bụi sao cổ đại bị hút vào mặt trời,

không bao giờ được nhìn thấy nữa.

Nhưng thứ còn lại kết tụ lại với nhau

để tạo thành sao chổi, tiểu hành tinh, hành tinh và cuối cùng là sự sống.

Tôi thực sự nghĩ về bản thân mình

như một tảng đá rất phức tạp.

Tôi được làm từ những thứ như sắt, đồng và mangan.

Khi bạn ngồi xuống sườn núi

và bạn ở đó với một tảng đá, đó cũng là những người anh em họ của bạn.

Nhờ các siêu tân tinh cổ đại, trái đất hình thành

với tất cả các nguyên tử cần thiết để tạo ra cả đá và sự sống.

Nhưng những gì phân biệt chúng ta

với một mẩu đá granit?

Về cơ bản, có ba bộ phận chính của một cơ thể sống.

Bạn phải có một số quá trình trao đổi chất

hoặc một số loại hệ thống phản ứng hóa học cung cấp năng lượng cho cuộc sống của bạn.

Bạn phải có một số loại kết cấu

ngăn hệ thống bên trong của bạn, khỏi môi trường bên ngoài.

Và thứ ba, bạn phải lưu trữ một số loại bản thiết kế,

một số loại mô tả về bản thân bạn.

Ba điều này...

Một nguồn năng lượng, một hệ thống bảo vệ

và các bản thiết kế để tạo ra nhiều nguồn năng lượng được bảo vệ nhiều hơn.

DNA là bản thiết kế.

Nó là một phân tử dài, được xây dựng từ các đơn vị nhỏ

gọi là nucleotides

DNA chứa các hướng dẫn về cách xây dựng cơ cấu protein của tế bào

bằng cách sử dụng các phân tử nhỏ được gọi là axit amin.

DNA cũng cho tế bào biết cách tạo ra lipid,

một phân tử béo tạo thành một "túi" bảo vệ hoàn hảo.

Và đó là tất cả.

Bạn có dạng sống cơ bản, một tế bào.

Hóa học thiết lập cho sự sống thực sự khá đơn giản.

Nó là 20 axit amin.

Nó dựa vào một chút nucleotide để tạo ra DNA và RNA,

một chút lipid, chính là vậy.

Hãy coi nó giống như một bộ lego.

Vậy, bộ dụng cụ đơn giản

dành cho mọi sinh vật sống đến từ đâu?

Vào những năm 1950, nhà hóa học Stanley Miller

đã thiết lập một thí nghiệm để tìm hiểu.

Ông đã lấp đầy một loạt các bình

chứa hơi nước và khí núi lửa

để tái tạo bầu khí quyển sơ khai của trái đất.

Sau đó, ông cho một tia lửa điện xuyên qua hỗn hợp

để mô phỏng tia sét.

Kết quả? Một vật cặn bao gồm

một trong ba khối cơ bản cho sự sống.

Chúng tôi tìm thấy trong các thí nghiệm này một số axit amin,

một số axit amin tương tự được tạo ra trong sự sống.

Trước thí nghiệm của Miller, người ta cho rằng

loại vật liệu hữu cơ này chỉ có thể được tạo ra bằng sinh học,

đó là lý do tại sao nó được gọi là hữu cơ.

Miller đã chỉ ra rằng nó không phải là sinh học.

Nó đang xảy ra, chúng tôi mong đợi, ở rất nhiều nơi khác nhau.

Bởi vì các axit amin rất dễ tạo ra,

các nhà khoa học tự hỏi liệu những phân tử tương tự này

có thể hình thành trong đám mây khí hình thành mặt trời

trước khi trái đất được sinh ra hay không.

Nếu lý thuyết là đúng, thì các tiểu hành tinh,

phần còn lại của thời kỳ xây dựng hành tinh này,

có thể vẫn chứa những phân tử cổ xưa này cho đến ngày nay.

Câu hỏi này đã được trả lời vào những năm 1960

khi một tảng đá không gian cổ xưa hơn trái đất

rơi xuống vùng Murchison, Úc.

Khi bạn nhặt những mảnh thiên thạch này lên, nó bốc mùi.

Nó bốc mùi của một loại hóa chất hữu cơ, dễ bay hơi.

Và khi phân tích những gì có trong đó,

chúng tôi thấy có rất nhiều axit amin,

thành phần cấu tạo của protein.

Chúng tôi tìm thấy loại phân tử béo tạo nên những lớp bao bọc này,

những lớp màng này xung quanh tất cả các tế bào của chúng ta.

Và thật phi thường, chúng tôi tìm thấy cơ sở của DNA.

Thiên thạch Murchison đã chứng minh rằng

các bộ phận cấu thành của tế bào sống có ở khắp mọi nơi.

Chúng ở trong hỗn hợp khi trái đất hình thành.

Bầu khí quyển của trái đất sơ khai tạo ra nhiều hơn.

Và các khối xây dựng hữu cơ tiếp tục trút xuống

hàng triệu năm sau khi lớp vỏ nguội đi.

Trái đất sơ khai tràn ngập những khối xây dựng cho sự sống,

nhưng việc ghép chúng lại với nhau dường như vẫn cần một phép màu.

Có phải thế không?

Hơn 4 tỷ năm trước,

trái đất trẻ có đất liền và đại dương.

Mặt trăng mới hình thành lấp ló trên bầu trời lớn hơn nhiều so với ngày nay,

làm tăng thủy triều khổng lồ quét sâu vào đất liền hàng dặm.

Những ngọn núi lửa phả những làn khói nóng rát, nghẹt thở

vào bầu khí quyển nóng hầm hập.

Và từ trên mây mù,

các tiểu hành tinh và sao chổi tiếp tục rơi xuống từ bầu trời.

Đó là thời kỳ không có oxy trong khí quyển.

Nó nóng hơn nhiều vì nhiệt phóng xạ

còn sót lại từ quá trình bồi tụ của trái đất,

nhiệt do va chạm còn lại từ sự bồi tụ của trái đất.

Một nơi vô cùng xa lạ và không có bất cứ thứ gì giống như trái đất

mà chúng ta thấy ngày nay.

Tuy nhiên, sự sống nảy sinh ở đó.

Nếu chúng ta muốn tìm kiếm nguồn gốc của sự sống trên trái đất,

chúng ta phải ghi nhớ những điều kiện đó.

Các nhà khoa học ngày nay

nghiên cứu các môi trường khắc nghiệt nhất của trái đất để hiểu làm thế nào

sự sống có thể tồn tại trên bề mặt hành tinh trẻ của chúng ta.

Trái đất sơ khai

sẽ không có những khối lục địa lớn như chúng ta thấy trên địa cầu ngày nay,

mà giống như những quần đảo núi lửa hơn.

Bạn sẽ có những đợt thủy triều khổng lồ này cuốn trôi hàng dặm vùng đất liền trên cao

và sau đó lại rút trở lại, để lại phía sau chúng thứ gì đó

giống như cảnh quan mà chúng ta thấy ở đây,

với những hồ đá ấm áp và hơi nước.

Một số nhà khoa học tin rằng sự sống có thể đã bắt đầu

trong những hồ đá ấm áp này.

Mỗi khi thủy triều rút,

nước đọng lại sẽ bốc hơi,

tập trung các khối xây dựng cho sự sống bên trong hồ

và buộc các phân tử hữu cơ này

tương tác với nhau.

Tại địa điểm địa nhiệt này ở iceland,

một quá trình tương tự sẽ làm cô đặc các khoáng chất

thành một hỗn hợp đặc sệt màu trắng.

Một trong những loại hóa chất quan trọng nhất

có thể được cô đặc trong các hồ đá núi lửa

trên trái đất sơ khai để tạo ra sự sống là các phân tử lipid,

vì vậy là các phân tử béo.

Và chúng có thể thực hiện một thủ thuật rất thông minh.

Chúng tự lắp ráp một cách tự nhiên.

Trên trái đất sơ khai, các phân tử lipid riêng lẻ

sẽ trôi nổi tự do trong các đại dương.

Nhưng khi bị mắc kẹt lại với nhau trong các hồ đá,

các phân tử béo này liên kết với nhau để tạo thành bong bóng.