Nghiên cứu mới: Phát hiện ra dấu vết của sự sống trong khí quyển Sao Kim, hành tinh "sát vách" Trái Đất

Trên bầu khí quyển độc hại của Sao Kim, các nhà thiên văn học phát hiện ra dấu hiệu cho thấy sự sống có thể tồn tại.

Nếu các quan sát bằng kính viễn vọng và các sứ mệnh tương lai khẳng định được điều trên là đúng, chúng ta sẽ tạm dừng việc vươn ra ngoài Vũ trụ xa xôi để tìm kiếm dấu vết sự sống nữa, mà quay sang theo dõi thiên thể sáng nhất bầu trời đêm - hàn tinh thứ hai tính từ Hệ Mặt Trời. Sao Kim - Venus nóng tới hàng trăm độ C, với bề mặt bị che mờ bởi đám mây dày của acid sulfuric với khả năng ăn mòn cao. Bởi lẽ đó, chúng ta không nghĩ rằng nơi đây có thể hỗ trợ sự sống, mà thường hướng mắt tới Sao Hỏa hay những thiên thể phủ băng có tiềm năng hỗ trợ sự sống với các mạch thủy nhiệt ở đáy nước sâu.

Đầu tuần vừa rồi, nhóm các nhà nghiên cứu xuất bản hai báo cáo khoa học nhắc tới phát hiện mới. Họ không có trong tay vi sinh vật nguồn gốc Sao Kim hay chụp được ảnh liên quan, mà bằng kính viễn vọng mạnh, họ phát hiện ra phosphine trong bầu khí quyển Sao Kim. Sau nhiều giờ phân tích, các nhà nghiên cứu đưa nhận định: chỉ có sinh vật đang sống mới có thể là nguồn căn sinh ra phosphine.

Một vài nhà nghiên cứu không đồng ý với giả thuyết này, cho rằng khí gas phosphine chỉ là sản phẩm của một quá trình nào đó chưa rõ xảy ra trong bầu khí quyển hay trên bề mặt của hành tinh bí ẩn. Tuy nhiên, vẫn có những nhà khoa học đặt ra câu hỏi: có khi nào ta đã bỏ qua một hành tinh đã một thời từng rất giống Trái Đất, giống hơn bất cứ hành tinh nào trong Hệ Mặt Trời.

“Đây là một phát hiện đáng ngạc nhiên mà tới quá bất ngờ. Nó sẽ tiếp lửa cho các nghiên cứu liên quan tới khả năng tồn tại sự sống trên bầu khí quyển Sao Kim”, Sara Seager nhận định. Bà là nhà khoa học hành tinh công tác tại Viện Công nghệ Massachusetts và là tác giả nghiên cứu, người đã đăng tải hai báo cáo khoa học trên cả Nature Astronomy và Astrobiology.

“Chúng tôi hiểu rằng đây là khám phá lớn”, Clara Sousa-Silver, nhà vật lý thiên văn chuyên khoa phân tử tại Đại học Harvard, đồng tác giả nghiên cứu và chuyên gia về phosphine, cho hay. “Chúng ta có thể sẽ không biết mức độ lớn của khám phá này nếu như không quay lại nghiên cứu Sao Kim”.

Người hàng xóm bị ghẻ lạnh

Venus - thần Vệ Nữ là nữ thần của tình yêu và cái đẹp trong thần thoại La Mã. Sao Kim là ngôi sao sáng nhất và một trong những thiên thể đẹp nhất bầu trời đêm. Nhưng càng nhìn gần, cái đẹp của Sao Kim lại dần bị thay thế bằng những thứ vật chất tạo nên cơn ác mộng.

Vẫn thường được gọi là “chị em song sinh” của Trái Đất, Sao Kim có khối lượng tương đương với Đất Mẹ. Nhiều nhà nghiên cứu cho rằng Sao Kim đã từng ngập trong nước, có một bầu khí quyển dễ chịu hơn để sự sống phát triển.

Trong những ngày tháng Hệ Mặt Trời mới hình thành, Trái Đất không phải thiên đường cho sự sống như ta vẫn biết. Thời gian dần tôn lên vẻ đẹp của Trái Đất, nhưng đồng thời lại dần biến Sao Kim thành địa ngục. Ngày nay, khí quyển Sao Kim chứa đầy khí carbon dioxide và nhiệt độ trung bình của bề mặt Sao Kim lên tới 464 độ C. Áp suất không khí trên Sao Kim rất cao, tương đương với sức ép ở độ sâu 900 mét dưới mức nước biển.

Điều kiện khắc nghiệt cản trở khoa học nghiên cứu Sao Kim, nhưng không vì lẽ đó mà ta bỏ cuộc. Nhiều sứ mệnh đã đưa tàu thăm dò vượt làn acid, nhưng trong nhiều những cố gắng hạ cánh tàu thăm dò, chỉ có đúng hai sứ mệnh chụp lại được hình ảnh bề mặt hành tinh khắc nghiệt, những con tàu xấu số còn lại đều bị ăn mòn trên đường xuống và đáp đất trong hình hài một đống sắt vụn. Vệ tinh duy nhất đang theo dõi Sao Kim là Akatsuki của Nhật, và những sứ mệnh tới Sao Kim tương lai cho tới giờ vẫn chỉ nằm trên giấy tờ.

Mô hình tái dựng Venera 13 - con tàu thăm dò hoạt động ít nhất 127 phút trước khi dừng truyền tín hiệu. Bầu khí quyển và áp suất khí quyển đã "giết chết: Venera 13, thế nhưng con tàu vẫn sống lâu hơn thời gian tồn tại dự kiến là 32 phút.

Tuy nhiên, từ 53 năm trước, nhiều nhà khoa học hành tinh danh tiếng đã cho rằng hành tinh khắc nghiệt này có thể duy trì sự sống.

Người đi chứng minh giả thuyết

Jane Greaves, nhà thiên văn học công tác tại Đại học Cardiff, bắt đầu hành trình chứng minh giả thuyết trên từ tháng Sáu năm 2017, thông qua Kính viễn vọng James Clerk Maxwell đặt tại Hawaii; cô để mắt tìm nhiều những phân tử có thể tạo nên/là sản phẩm của sự sống trên Sao Kim. Có những loại phân tử sẽ hấp thụ sóng vô tuyến bằng những cách đặc biệt và phosphine là một trong số đó. Bản thân Jane Greaves cũng không tin mình sẽ tìm được dấu vết của phosphine.

Các nhà hóa học mô tả phosphine dưới dạng kim tự tháp, với đỉnh phốt-pho và ba góc đáy là 3 nguyên tử hydro. Tàu Cassini đã từng phát hiện ra phosphine trong bầu khí quyển của Sao Mộc và Sao Thổ. Giáo sư Sousa-Silva nói rằng phosphine không nhất thiết là sản phẩm của sự sống, nhiệt độ và áp suất khí quyển cũng có thể đẩy hydro và phốt-pho lại gần nhau mà sinh ra phosphine.

Nhưng các nhà khoa học cho rằng ở những hành tinh đất đá nhỏ như Trái Đất và Sao Kim, lượng năng lượng không đủ để tạo ra được phosphine nhiều như Sao Mộc và Sao Thổ. Tuy nhiên, những sinh vật kỵ khí - những vi sinh vật tồn tại mà không cần tới oxy - lại rất giỏi tạo ra thứ khí ấy.

Kết luận lại từ những điều trên, giáo sư Sousa-Silva nói rằng chỉ sự sống mới tạo ra phosphine trên Sao Kim. Cô đã bỏ nhiều thời gian ra nghiên cứu phosphine, với giả thuyết phosphine là phụ phẩm sinh ra từ hoạt động của sự sống, và nó có thể là dấu hiệu nhận biết sự tồn tại của sự sống trên các hành tinh và ngoại hành tinh.

Ở quê nhà Trái Đất, phosphine có trong ruột người, trong phân của chim cánh cụt và con lửng, có cả trong một số loài giun biển sâu và những sinh vật kỵ khí. Phosphine là chất kịch độc, từng xuất hiện trong cả chiến tranh, trong cả thuốc trừ sâu và là vũ khí mà Walter White, nhân vật chính của Breaking Bad, dùng để chống lại thế lực đối địch.

Thế nhưng các nhà khoa học chưa lý giải cơ chế tạo ra phosphine của vi khuẩn Trái Đất.

“Ta chưa có nhiều kiến thức về nguồn gốc, cách thức tạo thành và những thứ tương tự vậy”, Matthew Pasek, nhà khoa học địa chất công tác tại Đại học Nam Florida nói. “Chúng tôi thấy chất này có trong môi trường nhiều vi khuẩn, nhưng vẫn chưa thấy quá trình vi khuẩn tạo ra chúng, hai khái niệm này khác nhau mà quan trọng lắm”.

Giáo sư Sousa-Silva ngạc nhiên vô cùng khi giáo sư Greaves thông báo rằng mình đã tìm thấy phosphine. Cô Sousa-Silva tin rằng ngoài vi khuẩn kỵ khí, không có lời giải thích nào hợp lý hơn cho sự hình thành của phosphine trên Sao Kim, cô nói thêm rằng phát hiện này hoàn toàn ăn khớp với những gì ta đang biết về nhiệt động lực học.

Đội nghiên cứu cần một kính viễn vọng mạnh hơn để kiểm chứng kết quả, và họ tìm tới Dãy chảo vệ tinh Milimet Lớn Atacama đặt tại Chi-lê. Lần này, họ phát hiện ra thêm nhiều những yếu tố chỉ ra sự tồn tại của phosphine, thậm chí còn phát hiện được một lượng lớn phosphine tồn tại trong bầu khí quyển Sao Kim - gấp lượng có trong khí quyển Trái Đất tới hàng ngàn lần. Họ có ý định đẩy nghiên cứu đi xa hơn nhưng đại dịch Covid-19 kèm theo việc Sao Kim đang nằm ở vị trí bất lợi đã ngăn nghiên cứu mới diễn ra. Vẫn còn nhiều câu hỏi chưa lời giải đáp về sự tồn tại của phosphine trên Sao Kim.

Năm vừa qua, đội nghiên cứu dành nhiều thời gian tái tạo lại môi trường Sao Kim trên hệ thống giả lập, nhằm tìm những lời giải thích khác nữa cho nguồn gốc và lượng dồi dào phosphine có trong khí quyển Sao Kim. “Ánh sáng liên tục bẻ gãy cấu trúc phosphine, nên phải có thứ gì đó liên tục tạo ra thứ khí gas này”, William Bains, nhà hóa sinh công tác tại MIT và đồng tác giả nghiên cứu nhận định.

Theo mô hình này, hoạt động núi lửa và sét trên bề mặt Sao Kim không đủ để đưa một lượng lớn phosphine bù cho những gì bị ánh sáng làm tiêu biến. Sinh vật sống là ứng cử viên sáng giá cho nguồn gốc lượng phosphine dồi dào nơi đây.

Tuy nhiên, vẫn còn những ý kiến khác cho rằng sinh vật kỵ khí không phải là nguồn duy nhất có thể tạo ra lượng phosphine lớn.

“Khó có thể coi đây là dấu hiệu của hoạt động sinh học”, Gerald Joyce, nhà sinh vật học có chuyên môn tạo ra sự sống nhân tạo trong phòng thí nghiệm, nhận định. Ông trích dẫn chính lời văn của nhóm nghiên cứu là “việc phát hiện phosphine không chứng minh cho sự tồn tại của sự sống trên Sao Kim, chỉ là bằng chứng cho thấy có tồn tại phản ứng hóa học kỳ lạ và chưa được giải thích”.

James Kasting, một nhà khoa học địa chất và chuyên gia về khả năng hỗ trợ sự sống ngoài hành tinh hiện công tác tại Đại học Bang Pennsylvania nói: “Mô hình bầu khí quyển [Sao Kim] được đưa ra là chưa đầy đủ”.

Trong quá khứ, đã nhiều lần khoa học phát hiện ra các khí gas phụ phẩm của sự sống trên hành tinh khác. Cũng giống như metan và oxy trên Sao Hỏa, chúng có thể là sản phẩm của các phản ứng hóa học không liên quan tới sự sống. Đây đều là các bằng chứng thú vị và đáng nghiên cứu, nhưng đều không phải bằng chứng vững chắc cho sự sống.

Góc lạc quan

Vậy sự sống như thế nào sẽ thải ra phosphine? Chúng sẽ phải sống được trong môi trường đậm đặc acid, có thể tương đương với lớp vỏ ngoài mà vi sinh vật Trái Đất sinh trưởng ở những môi trường khắc nghiệt bậc nhất.

Trong báo cáo khoa học đăng tải hồi tháng Tám, giáo sư Seager và cộng sự nêu giả thuyết về vi sinh vật sinh ra trên các dòng không khí có tên sóng lực hấp dẫn - tên được các nhà nghiên cứu đứng sau sứ mệnh Akatsuki đặt cho những đường sóng lạ chạy trong bầu khí quyển Sao Kim. Vi khuẩn có thể sống, chuyển hóa vật chất và sinh sản ngay trong những giọt nước và axit sulfuric. Xét tới lượng phosphine lớn, có thể thấy lượng vi khuẩn (nếu có) cũng rất nhiều.

Cũng chưa thể khẳng định được nguồn gốc của số vi khuẩn (nếu có) là từ đâu. Theo suy đoán của giáo sư Seager, vi khuẩn tới từ bề mặt Sao Kim, khi mà “nhà thần Vệ Nữ” còn có biển hồi 700 triệu năm trước. Cũng chẳng thể biết được liệu vi khuẩn tồn tại trên cơ sở ADN như chúng ta không.

“Khi đi tìm sự sống, khó mà tránh được việc so sánh với Trái Đất”, giáo sư Sousa-Silva nói. “Bởi lẽ đây là dữ liệu duy nhất ta có về sự tồn tại của sự sống trong Vũ trụ”.

Trước khi các nhà nghiên cứu để trí tưởng tượng bay xa hơn, họ cần thêm nhiều dữ liệu quan sát từ những kính viễn vọng khác, cần hoàn thiện mô hình khí quyển Sao Kim của mình. Nếu như đáp được một robot thăm dò xuống Sao Kim, các nhà nghiên cứu có thể đưa nghiên cứu về phosphine trên hành tinh hàng xóm xa thêm nhiều bậc nữa.

Nhiều thập kỷ nay, NASA đã không còn mặn mà với nữ thần sắc đẹp, nhưng hồi tháng Hai vừa qua, họ cũng lên tiếng rằng sẽ cân nhắc việc đưa một cặp tàu thăm dò lên Sao Kim nếu như chọn được ra nhà đầu tư.

“Trong hai mươi năm qua, chúng ta có thêm nhiều khám phá khiến tỷ lệ phát hiện được sự sống ngoài Trái Đất tăng lên”, Thomas Zurbuchen, trưởng ban khoa học tại NASA nói. “Nhiều nhà khoa học không ngờ tới việc Sao Kim lại trở thành ứng cử viên. Ta đang dần có bằng chứng cho thấy Sao Kim là một nơi đáng để khám phá”.

Đình Thành