Giáo sư sinh học tại Đại học Richmond, Hoa Kỳ trả lời một câu hỏi nhận được từ Josh, 11 tuổi, sống tại Ephrata, Pennsylvania.

Câu hỏi là: Làm thế nào các nhà khoa học tìm ra thời điểm loài cá đầu tiên xuất hiện trên trái đất cách đây hàng triệu năm.

Con cá có hình dạng thế nào?

Hóa thạch lâu đời nhất của động vật “giống cá” có niên đại từ 518 đến 530 triệu năm trước. Nó được phát hiện ở Trung Quốc. Những con vật này, được gọi là Haikouichthys, dài khoảng 2,5 cm và có đầu với 7 đến 8 khe ở phía dưới, giống như mang. 

Chúng cũng có một xương sống đặc biệt được bao quanh bởi các cơ bắp.

Mặc dù vậy, nó không giống bất kỳ loài cá hiện đại nào. 

Cá hiện đại không có hàm. Thay vào đó, miệng của chúng là một lỗ mở giống như “hình nón”.

Mặc dù các nhà khoa học đã không tận mắt chứng kiến ​​những gì đang xảy ra trên trái đất, nhưng họ đã sử dụng bằng chứng địa chất để tìm hiểu xem sự sống của động vật bắt đầu từ khi nào. 

Dưới đây là cách sắp xếp các mốc thời gian rất cổ xưa.

Hàng triệu năm trước đây: Làm sao tính tuổi của nó?

Để tìm ra thời điểm cá xuất hiện lần đầu tiên trên trái đất, chúng ta cần một cách để đo khoảng thời gian rất dài này.

Bạn có thể tự hỏi: Các nhà khoa học sử dụng cách gì để đo hàng triệu năm? Đo bằng phút, giờ, tháng năm thì đơn giản hơn.

Câu trả lời là, các nhà khoa học xác định niên đại bằng phóng xạ. Đây là phương pháp mà các nhà khoa học sử dụng để đo thời gian trôi qua hàng “triệu năm”.

Để xác định tuổi của đá và hóa thạch, các nhà khoa học đo loại “nguyên tử” tạo nên đá và hóa thạch đó.

Các nguyên tử, như bạn biết, là “khối” cấu tạo cơ bản của phân tử, tạo nên mọi thứ xung quanh chúng ta, từ cỏ, xi măng và thậm chí cả không khí. 

Trong khi hầu hết các nguyên tử rất ổn định, một số, được gọi là nguyên tử phóng xạ, không ổn định. 

Theo thời gian, thường rất dài, nó tự phân rã thành các nguyên tử ổn định hơn.

Uranium là một trong những nguyên tử phóng xạ này, và nó phân hủy (rã) rất chậm thành để trở thành “chì”. 

Cả nguyên tử uranium và chì đều có thể được tìm thấy tự nhiên trong đá và khoáng chất với một lượng rất nhỏ. 

Các nhà vật lý hạt nhân ước tính rằng, một “pound” uranium sẽ mất 700 triệu năm để phân rã thành “nửa pound” chì. 

Sự phân rã này xảy ra với tốc độ có thể dự đoán được. Vì vậy, các nhà khoa học có thể sử dụng để tính toán tuổi của đá và hóa thạch một cách khá chính xác.

Ý tưởng xác định niên đại bằng phóng xạ

Ý tưởng xác định niên đại bằng phóng xạ lần đầu tiên được đề xuất bởi một nhà khoa học người New Zealand tên là Ernest Rutherford vào năm 1904.

Ý tưởng của ông là đo lường và so sánh số lượng nguyên tử uranium và chì trong một tảng đá. 

Nhà khoa học đó đã dự đoán rằng những tảng đá cổ hơn sẽ chứa nhiều chì và ít uranium hơn những tảng đá trẻ hơn. 

Sau đó, nhà khoa học người Mỹ Bertram Boltwood thử nghiệm ý tưởng của Rutherford. 

Boltwood đã đo lượng uranium và chì trong các loại đá khác nhau được thu thập từ khắp nơi trên thế giới.

Khi tảng đá được hình thành, không có yếu tố mới nào được thêm vào nó. 

Vì vậy, các nhà khoa học có thể tính toán khối đá bắt đầu, bằng bao nhiêu uranium, nhờ vào quá trình phân rã phóng xạ. 

Sau đó, vì họ biết chính xác mất bao lâu để uranium phân hủy thành chì, họ có thể biết tuổi của đá. 

Boltwood đã chứng minh rằng ý tưởng của Rutherford có hiệu quả. Phương pháp xác định niên đại bằng phóng xạ chính thức ra đời vào năm 1907.

Hình thành hóa thạch Hyquichthisis

Hóa thạch là đá. 

Vì vậy, các nhà khoa học có thể sử dụng phương pháp xác định niên đại phóng xạ để ước tính thời gian các sinh vật để lại “dấu chân” hóa thạch trên trái đất.

Động vật để lại dấu vết hóa thạch chỉ trong những trường hợp đặc biệt.

Để Haikouichthys có thể để lại hóa thạch, cơ thể của chúng phải chìm xuống đáy nước và được bao phủ bởi lớp trầm tích trước khi bị vi sinh vật phân hủy.

Các khoáng chất trong trầm tích sau đó có thể thấm vào Haikouichthys để phần còn lại của nó có thể bị hóa thạch. Điều này tương tự cho những con vật khác.

Phương pháp phóng xạ cho thấy, Haikouichthys – những loài động vật này đã bơi trong nước trên trái đất từ ​​518 triệu đến 530 triệu năm trước.

Niên đại trái đất

Các nhà khoa học ước tính, sử dụng phương pháp xác định niên đại phóng xạ, tuổi của trái đất là 4,5 tỷ năm. 

Và, trong một thời gian dài, trên trái đất, hoàn toàn không có sự sống nào cả. 

Khi đó, chỉ tồn tại các vi sinh vật như vi khuẩn. 

Những động vật giống con người gần đây đã xuất hiện trên trái đất – khoảng 5 triệu đến 7 triệu năm trước.

Nhà khoa học cũng lưu ý rằng, câu hỏi, liệu Haikouichthys có phải là con cá đầu tiên hay không vẫn là một chủ đề gây tranh cãi. 

Có rất ít hóa thạch giống cá từ cùng thời kỳ đó. 

Nhưng các nhà cổ sinh vật học vẫn tiếp tục tìm kiếm. 

Và ai biết được, có thể trong vài năm nữa, họ sẽ phát hiện ra một loài động vật giống cá thậm chí còn già hơn, chúng sẽ thay thế Haikouichthys trở thành sinh vật giống cá lâu đời nhất.