Tàu thám hiểm sao Hỏa phát hiện bằng chứng về sự sống trong quá khứ?

Ngày 17/1, một nhóm các nhà khoa học đã công bố một dấu hiệu hấp dẫn, có thể là bằng chứng của sự sống trong quá khứ, nhưng cũng có thể xuất hiện do các sự kiện khác trong bầu khí quyển sao Hỏa và không gian.

Nhóm nghiên cứu dẫn đầu bởi Christopher House, nhà hóa sinh học tại Đại học Bang Pennsylvania, University Park, phát hiện carbon bị mắc kẹt trong một số ít mẫu đá mà Curiosity thu thập đã được làm giàu bằng carbon nhẹ, hay các đồng vị nhẹ của carbon. Trên Trái đất, dấu hiệu như vậy được coi là bằng chứng rất mạnh cho thấy sự sống của vi sinh vật cổ đại. Nghiên cứu được công bố trong Kỷ yếu của Viện Hàn lâm Khoa học Quốc gia Hoa Kỳ PNAS.

Tuy nhiên, đây là sao Hỏa, và các nhà nghiên cứu chưa muốn đưa ra bất kỳ tuyên bố lớn nào, và họ đang tìm mọi giả thuyết phi sinh học có thể giải thích cho dấu hiệu này.

Cụ thể, nhóm House đã tận dụng một giả thuyết đã được chứng minh qua thời gian: Sự sống rất lười biếng. Carbon tồn tại ở hai dạng đồng vị ổn định: carbon-12 “nhẹ”, là hầu hết các carbon; và carbon-13, bị đè "nặng" bởi một neutron phụ. Do có thêm neutron này, các phân tử của carbon-13 liên kết với nhau chặt hơn so với carbon-12. Kết quả là, vi sinh vật chỉ phát triển các cơ chế để tiêu thụ và phân chia carbon-12, do đó hầu hết các phân tử hữu cơ do sinh vật tạo ra đều được làm giàu bởi carbon-12.

Các mẫu đá Curiosity khoan được trên sườn núi Vera Rubin được làm giàu carbon-12.

Nhóm House đã phân tích 24 mẫu đá khác nhau từ 24 địa điểm, do Curiosity khoan trong hành trình băng qua miệng núi lửa Gale, nơi chứa đá bùn của một hồ cổ trên sao Hỏa. Đá được nghiền thành bột và nung trong lò trong bụng Curiosity, chuyển hóa một lượng nhỏ carbon bị mắc kẹt trong đá thành khí methane. Sau đó, khí này được thăm dò bằng tia laser, tiết lộ cấu tạo đồng vị của methane. Các kết quả rất khác nhau, nhưng với 6 mẫu, lượng carbon-12 cao hơn hẳn so với tiêu chuẩn tham chiếu trên Trái đất. Do các tín hiệu mạnh nhất xuất hiện mạnh nhất ở các mẫu đá trên đỉnh các rặng núi và các vị trí cao khác trong miệng núi lửa, nhóm nghiên cứu tin rằng carbon được làm giàu bằng cách nào đó đã lắng đọng ngoài khí quyển hàng tỷ năm trước, chứ không phải do trầm tích hồ để lại.

Việc tập trung carbon nhẹ đến mức cao như vậy có thể phải mất nhiều bước. Các nhà nghiên cứu hình dung, các vi khuẩn sống sâu dưới bề mặt, ăn carbon nhẹ tìm thấy trong magma sao Hỏa và thải ra khí methane. Sau đó, các vi sinh vật khác trên bề mặt sẽ ăn khí methane thải ra, tiếp tục làm tăng mức carbon nhẹ và cố định nó trong hóa thạch khi chúng chết.

Tuy nhiên, Curiosity tìm không thấy dấu vết vật lý của vi sinh vật cổ đại, vì vậy các nhà nghiên cứu cho biết cũng có thể các vi sinh vật ở dưới sâu đã bắt đầu quá trình làm giàu carbon, và tia UV đã hoàn thành quá trình, chứ không phải vi sinh vật trên bề mặt. Tia UV có thể đã phá vỡ methane do vi sinh vật thải ra, làm giàu thêm carbon nhẹ có trong đó và tạo ra các sản phẩm phụ như formaldehyde cuối cùng sẽ đọng lại trên bề mặt hành tinh.

Hoặc có lẽ Hệ Mặt trời trẻ, bao gồm cả sao Hỏa thời sơ khai, đã đi qua một đám mây khí và bụi giữa các vì sao, sự kiện được cho là xảy ra sau mỗi 100 triệu năm hoặc lâu hơn. Carbon trong các đám bụi như vậy là carbon nhẹ, phù hợp với mức độ mà Curiosity thu thập được. Đám mây bụi có thể đã chặn ánh sáng mặt trời, đẩy sao Hỏa vào tình trạng đóng băng sâu trên diện rộng và ngăn không cho carbon nhẹ trong bụi vũ trụ bị pha loãng bởi các nguồn carbon khác. House thừa nhận kịch bản này đòi hỏi sự trùng hợp đáng kinh ngạc của các sự kiện tự nhiên, và không có bằng chứng về băng giá ở miệng núi lửa Gale, nhưng không thể loại trừ kịch bản này.

Ngoài ra, một số nghiên cứu cho thấy tia UV có thể tạo ra dấu hiệu carbon nhẹ từ đầu. UV có thể phản ứng với carbon dioxide - chiếm 96% bầu khí quyển sao Hỏa - ​​để tạo ra carbon monoxide được làm giàu bằng carbon-12. Yuichiro Ueno, nhà khoa học hành tinh tại Viện Công nghệ Tokyo, cho biết gần đây đã xác nhận quá trình này có thể xảy ra trong phòng thí nghiệm.

Đến nay, nhóm nghiên cứu tạm kết luận rằng phát hiện mới "nâng cao khả năng đã từng tồn tại vi khuẩn trên hành tinh đỏ - và vẫn có thể tồn tại cho đến ngày nay", theo House.

Mark Harrison, nhà khoa học hành tinh tại Đại học California, Los Angeles, người không liên quan đến nhóm House, đồng ý rằng làm giàu carbon là một dấu hiệu có thể cho thấy sự sống cổ đại. Tuy nhiên "các tác giả đang tỏ ra cẩn trọng một cách hợp lý", vì ngay cả trên Trái đất những dấu hiệu như vậy đôi khi vẫn gây tranh cãi và không thể loại trừ những lời giải thích phi sinh học, theo Harrison.

Nguồn:

https://www.science.org/content/article/mars-rover-detects-carbon-signature-hints-past-life-source

https://www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.2115651119