Nếu chúng ta có thể quay ngược thời gian về quá khứ xa xôi, trở lại thời điểm Trái Đất chỉ vừa mới hình thành, có lẽ cảnh tượng hiện lên sẽ không giống bất kỳ hình ảnh nào con người từng tưởng tượng.
Không có bầu trời xanh, không có lục địa xanh thẳm, không có sự sống nhộn nhịp. Thay vào đó là một hành tinh vừa thoát khỏi hỗn loạn vũ trụ, rực đỏ trong những dòng dung nham và chìm trong biển khí độc. Thế nhưng, những nghiên cứu mới đây lại gợi ý rằng chính trong giai đoạn khắc nghiệt tưởng như không thể có sự sống ấy, những tế bào đầu tiên có thể đã âm thầm ra đời.
Hành trình tìm kiếm dấu vết khởi nguồn của sự sống luôn là một trong những câu chuyện hấp dẫn nhất của khoa học. Và khi các nhà địa chất, sinh học tiến hóa và khoa học hành tinh ngày càng khám phá sâu hơn, họ phát hiện ra rằng sự sống có thể đã xuất hiện sớm hơn rất nhiều so với những gì con người từng nghĩ.
Trong bức tranh lớn của lịch sử Trái Đất, từ kỷ Hỏa Thành nóng bỏng 4,5 tỷ năm trước đến kỷ Cambri sôi động cách đây hơn 500 triệu năm, hành tinh của chúng ta đã trải qua vô số biến cố: từ magma sôi sục, va chạm vũ trụ và biển lửa đến băng hà toàn cầu và những cuộc cách mạng hóa học. Tất cả những thay đổi đó đã dệt nên hành trình dài của sự sống từ những vi khuẩn đầu tiên đến hệ sinh thái phong phú ngày nay.
Bức tranh đầu tiên là vào thời điểm 4,5 tỷ năm trước, khi Trái Đất vẫn đang trong kỷ Hỏa Thành. Đây là giai đoạn hành tinh non trẻ liên tục bị bắn phá bởi sao chổi, tiểu hành tinh và các vật thể còn lại từ quá trình hình thành hệ Mặt Trời. Bầu trời thời đó tối đen, lấp lánh bởi vô số vật thể đang lao đi với tốc độ khủng khiếp, đôi khi để lại những vệt lửa dài trên không trung. Mặt Trời còn yếu, ánh sáng mờ nhạt, trong khi Mặt Trăng vẫn chưa xuất hiện bởi vụ va chạm tạo nên nó vẫn chưa xảy ra.
Bề mặt Trái Đất phần lớn được bao phủ bởi đại dương magma rực đỏ, nhiệt độ trung bình lên đến khoảng 230 độ C và bầu khí quyển đậm đặc khí carbon dioxide. Trong môi trường như vậy, nước lỏng không thể tồn tại trên bề mặt mà chỉ có thể xuất hiện tại những hố nước nhỏ được duy trì nhờ áp suất khí quyển cao.
Nguồn gốc của nước vẫn còn là câu hỏi lớn của khoa học. Một số nhà nghiên cứu tin rằng nước đến từ sao chổi thuộc đám mây Oort, trong khi số khác cho rằng nước đã có sẵn trong vật liệu hình thành Trái Đất.
Khoảng 4 tỷ năm trước, bước sang kỷ Thái Cổ, Trái Đất bắt đầu thay đổi mạnh mẽ. Đây cũng là lúc Mặt Trăng xuất hiện sau vụ va chạm khổng lồ giữa Trái Đất và vật thể tên Theia có kích thước xấp xỉ sao Hỏa. Vụ va chạm dữ dội ấy đã ném một lượng lớn vật chất ra ngoài không gian, kết tụ lại tạo thành Mặt Trăng.
Ở giai đoạn mới sinh thành, Mặt Trăng ở gần Trái Đất hơn nhiều so với hiện nay, lớn và đỏ rực trên bầu trời đêm, mang đến cảnh tượng kỳ vĩ mà không ai trong chúng ta từng được chứng kiến. Chu kỳ quỹ đạo của nó lúc ấy chỉ khoảng 6 giờ, đồng bộ với tốc độ tự quay của Trái Đất. Điều này khiến lực thủy triều cực mạnh, khuấy động cả lòng Trái Đất và gây ra vô số vụ phun trào núi lửa. Các sao chổi và tiểu hành tinh vẫn tiếp tục lao xuống bề mặt còn yếu của hành tinh, thậm chí xuyên thủng lớp vỏ mỏng manh và làm phun lên các hồ dung nham rực đỏ.
Thế nhưng, điều khiến các nhà khoa học ngạc nhiên nhất là bằng chứng cho thấy ngay trong bối cảnh đầy hiểm nguy và hỗn loạn này, sự sống có thể đã hình thành. Các nghiên cứu mới nhất chỉ ra rằng những tế bào sống đầu tiên có thể đã xuất hiện từ 4,1 tỷ năm trước, tức chỉ vài chục triệu năm sau khi Trái Đất bước ra khỏi giai đoạn địa ngục.
Đây là một giả thuyết gây sốc vì trước đó, các nhà khoa học tin rằng phải mất hàng trăm triệu năm môi trường ổn định mới có thể khiến sự sống nảy sinh. Nếu đúng, điều này có nghĩa là sự sống có khả năng xuất hiện trong điều kiện khắc nghiệt hơn nhiều so với tưởng tượng và có thể là hiện tượng phổ biến hơn trong vũ trụ.
Ba tỷ năm trước, Trái Đất đã trở thành một thế giới hoàn toàn khác. Phần lớn hành tinh được bao phủ bởi biển nông, ấm, với các đảo núi lửa nhỏ rải rác. Dưới đáy biển, các dạng sống nguyên thủy đã hình thành những thảm vi sinh vật dày, nhầy và có màu xanh lục.
Đây là một trong những hệ sinh thái lâu đời, ổn định và phức tạp nhất từng tồn tại. Trong những thảm này, vi khuẩn tự sản xuất chất dinh dưỡng trong một chu trình khép kín, tạo tiền đề cho sự phát triển của các dạng sống phức tạp hơn về sau.
Trên đất liền lúc này vẫn là một vùng đất hoang vu không một bóng cây, không đất đai, chỉ toàn đá và bụi. Siêu lục địa Wabala, lục địa đầu tiên trên Trái Đất, có kích thước gần bằng Madagascar nhưng phần lớn bị nhấn chìm bởi những đợt thủy triều cao dữ dội do Mặt Trăng gây ra.
Mỗi ngày, nước biển quét qua bề mặt lục địa hai lần, và đây chính là quá trình giúp đất liền dần dần hình thành từ các mảng vỏ mới. Các hoạt động kiến tạo mảng và núi lửa ngày càng mạnh xét về thời gian hàng trăm triệu năm kế tiếp, mở ra những thay đổi lớn trong cấu trúc vỏ Trái Đất.
Bước ngoặt lớn nhất trong lịch sử sự sống diễn ra vào khoảng 2,5 tỷ năm trước cùng với Sự kiện Oxy hóa Lớn. Vi khuẩn lam đã sản sinh ra một lượng lớn oxy, làm thay đổi hoàn toàn bầu khí quyển của Trái Đất. Khí mê tan, vốn tạo hiệu ứng nhà kính và giữ ấm cho hành tinh, bị oxy hóa, khiến Trái Đất rơi vào Kỷ Băng Hà Huron kéo dài 300 triệu năm. Đó là thời kỳ lạnh giá nhất và dài nhất từng được ghi nhận trong lịch sử địa chất. Trái Đất lúc này là một quả cầu băng khổng lồ, với băng bao phủ từ cực đến xích đạo.
Khi băng tan dần khoảng 2,1 tỷ năm trước, những sinh vật đa bào đầu tiên xuất hiện. Chúng có kích thước lớn bất ngờ, tới 17 cm, sống chủ yếu dưới đáy biển nhưng không để lại hậu duệ. Sau đó là giai đoạn dài 1 tỷ năm Trái Đất hầu như không thay đổi, được gọi là một tỷ năm nhàm chán. Tốc độ tiến hóa sinh học chậm lại do lượng oxy trong khí quyển thấp. Các siêu lục địa Columbia rồi Rodinia hình thành và tan rã, nhưng sự sống vẫn chỉ ở dạng đơn giản.
Mọi chuyện chỉ thực sự thay đổi sau khi Trái Đất trải qua thêm một đợt băng hà nữa. Khi khí hậu ấm lên trở lại, sự sống lập tức bùng nổ trong kỷ Cambri, tạo ra vô số sinh vật đa bào phức tạp và đặt nền móng cho sự đa dạng sinh học ngày nay.
