Một phân tích mới sử dụng công nghệ máy học đã tiết lộ các dấu vết carbon rời rạc có niên đại lên đến 3,33 tỉ năm từ bãi đá Josefsdal Chert ở trung tâm tỉnh Mpumalanga của Nam Phi, nơi lưu giữ những dấu vết địa chất cực kỳ cổ xưa của Trái Đất.
Đây không phải lần đầu tiên carbon cổ xưa như vậy được phát hiện, nhưng đây là những mẫu đầu tiên cung cấp bằng chứng trực tiếp rằng chúng được tạo ra bởi sinh vật sống.
Trái Đất 3 tỉ năm trước - Ảnh minh họa: SCIENCE
Trước đây, các nhà khoa học đã ước tính rằng sự sống trên Trái Đất có thể bắt đầu vào khoảng 3,8-4,1 tỉ năm trước, dựa vào các dấu vết liên quan đến sinh học.
Mặc dù vậy, rất khó để khẳng định các dấu vết này là do sinh vật tạo ra, bởi một số quá trình phi sinh học cũng có thể tạo nên các dấu vết tương tự.
Vì vậy, lần này nhóm nghiên cứu dẫn đầu bởi nhà khoáng vật học và sinh vật học vũ trụ Robert Hazen từ Viện Khoa học Carnegie (Mỹ) đã phát triển một phương pháp để nhận dạng chính xác carbon cổ đại do sự sống tạo ra.
Đầu tiên, họ xác định những mô hình cụ thể, tinh tế, đặc trưng của sinh học, do các phân tử sinh học để lại, như những gì được thấy ở các mẫu vật trẻ hơn.
Sau đó, họ huấn luyện một thuật toán máy học để có thể xác định dấu vết carbon nào tuân theo đúng những mô hình này, với độ chuẩn xác và tinh vi nằm ngoài khả năng của con người.
"Hãy tưởng tượng việc này giống như việc đưa hàng ngàn mảnh ghép hình cho máy tính xem và hỏi liệu cảnh ban đầu là một bông hoa hay một thiên thạch" - tiến sĩ Hazen ví von.
Cuối cùng, các nhà nghiên cứu đã thu thập được 406 mẫu sinh vật hiện đại và hóa thạch cổ đại trong những phiến đá từ Nam Phi nói trên.
Tiếp theo, họ phân tích chúng bằng kỹ thuật gọi là sắc ký khí khối phổ nhiệt phân và lại cung cấp dữ liệu này cho máy tính để tìm kiếm các mô hình sinh học và đưa ra tỷ lệ chính xác hơn 90%.
Quá trình phức tạp này đã giúp nhận định một số dấu vết carbon có niên đại lên tới 3,33 tỉ năm tuổi đích thị là do sinh vật sống để lại.
Đó là những sinh vật sống cổ xưa nhất Trái Đất mà nhân loại nắm bắt được bằng chứng trực tiếp.
Ngoài ra, nghiên cứu chỉ ra bằng chứng lâu đời nhất về quá trình quang hợp trong các khối đá có niên đại lần lượt là 2,52 và 2,3 tỉ năm từ Nam Phi và Canada, đẩy lùi mốc thời gian được ghi chép về quá trình này hơn 800 triệu năm.
Khám phá tiên phong này không chỉ củng cố niềm tin về sự xuất hiện sớm của sự sống mà còn trang bị cho các nhà khoa học một công cụ mới mạnh mẽ để vén màn bí ẩn lịch sử Trái Đất, một lịch sử đã được định hình bởi các sinh vật sống sớm hơn nhiều so với những gì nhân loại từng dám tin.
