Hàng tỉ năm về trước, trên Trái Đất sơ khai,
những hợp chất hữu cơ đơn giản kết hợp lại thành những tổ chức phức tạp
có khả năng phát triển và sinh sản.
Chúng chính là những sự sống đầu tiên trên Trái Đất,
và phát triển thành hàng tỷ loài
có mặt trên hành tinh này kể từ đó đến nay.
Vào thời điểm đó, Trái Đất gần như không có
những thứ mà ta cho là giúp duy trì sự sống.
Các hoạt động núi lửa lan rộng trên khắp hành tinh trẻ
và bầu khí quyển quá khắc nghiệt.
Vậy sự sống bắt đầu từ đâu trên Trái Đất?
Để kiếm tìm cái nôi của sự sống,
trước hết, cần phải hiểu về nhu cầu cơ bản của mọi dạng sống.
Những hợp chất thiết yếu cho sự sống bao gồm hydrogen, methane, nitrogen,
carbon dioxide, phosphates, và ammonia.
Để những chất này tương tác và phản ứng được với nhau,
cần có dung môi: nước.
Và để phát triển và sinh sản,
mọi dạng sống cần năng lượng.
Các dạng sống được chia làm hai nhánh:
nhóm tự dưỡng, như thực vật, tự sản xuất năng lượng cho chính mình,
và nhóm dị dưỡng, như động vật, tiêu thụ sinh vật khác để lấy năng lượng.
Không có sinh vật khác để tiêu thụ, những dạng sống đầu tiên
chắc chắn phải là sinh vật tự dưỡng,
lấy năng lượng từ mặt trời hay các gradien hóa học.
Vậy nơi nào trên Trái Đất đáp ứng được điều đó?
Những nơi trên đất liền hoặc gần bề mặt đại dương
có lợi thế tiếp cận với ánh sáng mặt trời.
Nhưng vào lúc sự sống xuất hiện, tia UV trên bề mặt Trái Đất
quá khắc nghiệt để nó có thể tồn tại.
Một nơi khác tránh được những bức xạ này
và cung cấp một nguồn năng lượng thay thế:
các lỗ thông thủy nhiệt thổi qua thềm đại dương,
được bao phủ bởi hàng km nước biển và đắm chìm hoàn toàn trong bóng tối.
Lỗ thông gió thủy nhiệt là một vết nứt trong lớp vỏ Trái đất,
nơi nước biển thấm vào các buồng magma
và bị đẩy trở lại ra ngoài ở nhiệt độ cao,
cùng với một lượng lớn khoáng chất và các hợp chất hóa học đơn giản.
Năng lượng đặc biệt tập trung
tại các gradien hóa học dốc trên những lỗ thông thủy nhiệt.
Một bằng chứng khác cũng dẫn về các lỗ thông thủy nhiệt:
Tổ tiên chung gần nhất của sự sống, gọi tắt là LUCA.
LUCA không phải là dạng sống đầu tiên,
nhưng là dấu vết mà ta có thể lần theo được xa nhất.
Thậm chí, ta còn không biết LUCA, thực sự, trông như thế nào—
không có hóa thạch LUCA, không có LUCA còn tồn tại đến ngày nay—
thay vào đó, các nhà khoa học xác định được gen
được tìm thấy ở nhiều loài sinh vật
trên cả ba dạng lớn của sự sống ngày nay.
Vì các loài và dạng sống đều có chung những gen này,
chúng chắc hẳn phải bắt nguồn từ cùng một tổ tiên.
Những gen chung này cho ta biết
LUCA đã sống trong một môi trường nóng và không có oxy
và lấy năng lượng từ các gradien hóa học
như trên các lỗ thông thủy nhiệt.
Có hai loại lỗ thông thủy nhiệt:
lỗ khí đen và lỗ khí trắng.
Những lỗ khí đen giải phóng nước có tính axit, giàu carbon dioxide,
được nung nóng đến hàng trăm độ giàu lưu huỳnh, sắt, đồng,
và các chất thiết yếu cho sự sống.
Nhưng hiện các nhà khoa học tin rằng nó quá nóng cho LUCA—
nên ứng cử viên sáng giá nhất cho cái nôi của sự sống là lỗ khí trắng.
Trong những lỗ khí trắng,
một khu vực các lỗ thông thủy nhiệt
trên dãy núi giữa Đại Tây Dương, được gọi là Lost City
đã trở thành ứng viên sáng giá nhất cho cái nôi của sự sống.
Nước biển ở đây có tính kiềm rất cao và thiếu carbon dioxide,
nhưng rất giàu mêtan và có nhiệt độ dễ chịu hơn.
Những lỗ khí đen liền kề có thể đã đóng góp carbon dioxide
cần để sự sống phát triển ở Lost City,
cho nó mọi sự hỗ trợ để có được dạng sống đầu tiên
mà sau đó, đã phát triển một cách đáng kinh ngạc
thành sự sống đa dạng trên Trái Đất ngày nay.