Sao Hỏa có một môi trường khắc nghiệt và không khoan nhượng. Hành tinh Đỏ dường như không thể tồn tại sự sống do nhiệt độ khô và băng giá, trung bình là -80 độ F (-63 độ C) ở các vĩ độ trung bình. Tệ hơn nữa: Các proton mặt trời và bức xạ vũ trụ mạnh mẽ của thiên hà đang liên tục bắn phá tháng ba.
Trong một cuộc điều tra đột phá, một nhóm nghiên cứu do Brian Hoffman và Ajay Sharma của Đại học Northwestern phát hiện ra rằng vi khuẩn cổ đại có thể tồn tại lâu hơn nhiều so với suy nghĩ trước đây gần bề mặt sao Hỏa. Ngoài ra, vi trùng có thể tồn tại lâu hơn đáng kể khi bị chôn vùi vì chúng được bảo vệ khỏi các proton mặt trời và bức xạ vũ trụ của thiên hà.
Những phát hiện này củng cố khả năng rằng nếu sự sống đã từng tiến hóa trên Sao Hỏa, thì tàn dư sinh học của nó có thể được tiết lộ trong các nhiệm vụ trong tương lai, bao gồm ExoMars (Rosalind Franklin rover) và Mars Life Explorer, sẽ mang theo các mũi khoan để lấy vật liệu từ 2 mét bên dưới bề mặt.
Các nhà nghiên cứu cũng chỉ ra rằng một số chủng vi khuẩn có thể chịu đựng sự thù địch khí hậu trên sao Hỏa, làm tăng khả năng các phi hành gia và những người du hành vũ trụ trong tương lai có thể vô tình đưa vi khuẩn của họ đến hành tinh này.
Michael Daly, giáo sư bệnh học tại Đại học Khoa học Y tế (USU) và là thành viên của Ủy ban Học viện Quốc gia về Bảo vệ Hành tinh, người đứng đầu nghiên cứu, cho biết: “Các sinh vật mô hình của chúng tôi đóng vai trò là đại diện cho cả sự ô nhiễm phía trước của Sao Hỏa, cũng như sự ô nhiễm ngược của Trái đất, cả hai đều nên tránh. Điều quan trọng là, những phát hiện này cũng có ý nghĩa phòng thủ sinh học, bởi vì mối đe dọa của các tác nhân sinh học, chẳng hạn như bệnh than, vẫn là mối lo ngại đối với quân đội và quốc phòng.”
Hoffmann nói, “Chúng tôi kết luận rằng sự ô nhiễm trên mặt đất trên sao Hỏa về cơ bản sẽ là vĩnh viễn - trong khung thời gian hàng nghìn năm. Điều này có thể làm phức tạp những nỗ lực khoa học để tìm kiếm Cuộc sống trên sao Hỏa. Tương tự như vậy, nếu vi khuẩn tiến hóa trên sao Hỏa, chúng có thể tồn tại cho đến ngày nay. Điều đó có nghĩa là các mẫu sao Hỏa quay trở lại có thể làm ô nhiễm Trái đất.”
Đối với nghiên cứu của họ, các nhà khoa học bắt đầu bằng cách xác định giới hạn sống sót của bức xạ ion hóa đối với sự sống của vi sinh vật. Sau đó, họ cho sáu loại vi khuẩn và nấm trên Trái đất khác nhau tiếp xúc với một mô phỏng khô, đông lạnh của Bề mặt sao hỏa và cho nổ chúng bằng proton hoặc tia gamma (để bắt chước bức xạ trong không gian).
Hoffmann nói, “Không có nước chảy hoặc nước đáng kể trong Bầu khí quyển sao Hỏa, vì vậy các tế bào và bào tử sẽ bị khô. Người ta cũng biết rằng nhiệt độ bề mặt trên sao Hỏa gần giống với băng khô, vì vậy nó thực sự bị đóng băng sâu.”
Cuối cùng, các nhà khoa học kết luận rằng một số vi sinh vật trên cạn có thể tồn tại trên sao Hỏa trong các kỷ nguyên địa chất hàng trăm triệu năm. Các nhà khoa học phát hiện ra rằng một loại vi khuẩn khỏe mạnh, Deinococcus radiodurans, hay “Conan the Bacterium,” đặc biệt thích hợp để tồn tại trong điều kiện khắc nghiệt của sao Hỏa. Conan the Bacterium tồn tại lâu hơn các bào tử Bacillus, có thể sống trên Trái đất hàng triệu năm, bằng cách sống sót sau một lượng lớn bức xạ trong môi trường khô cằn, lạnh giá.
Các nhà khoa học đã cho các mẫu tiếp xúc với bức xạ gamma liều cao và proton, tương tự như những gì sao Hỏa sẽ trải qua ở ngay dưới bề mặt, cũng như liều lượng thấp hơn nhiều, tương tự như những gì sẽ xảy ra nếu một vi sinh vật bị chôn vùi sâu.
Sau đó, nhóm của Hoffman tại Northwestern đo lường sự tích tụ chất chống oxy hóa mangan trong các tế bào của vi khuẩn tiếp xúc bằng kỹ thuật quang phổ tinh vi. Hoffman đã tìm thấy mối tương quan giữa số lượng chất chống oxy hóa mangan mà vi khuẩn hoặc bào tử của nó mang theo và kích thước của liều lượng bức xạ mà nó có thể duy trì. Do đó, có nhiều chất chống oxy hóa mangan làm tăng khả năng chống bức xạ và cải thiện tuổi thọ.
Trong nghiên cứu trước đây, các nhà khoa học đã phát hiện ra rằng Conan the Bacterium có thể chịu được 25,000 đơn vị bức xạ (hay “màu xám”), hoặc khoảng 1.2 triệu năm ngay dưới bề mặt sao Hỏa, khi được giữ trong chất lỏng. Tuy nhiên, nghiên cứu mới nhất đã phát hiện ra rằng Vi khuẩn đàn hồi có thể chịu được 140,000 gam bức xạ khi nó được sấy khô, đông lạnh và chôn sâu—những điều kiện đặc trưng của khí hậu sao Hỏa. Liều gây chết người cao gấp 28,000 lần liều này.
Mặc dù Conan, Vi khuẩn, chỉ có thể tồn tại trong vài giờ trên bề mặt khi tắm trong tia cực tím, nhưng thời gian tồn tại của nó sẽ cải thiện đáng kể khi được che bóng hoặc nằm ngay bên dưới bề mặt Sao Hỏa. Bị chôn vùi chỉ 10 cm dưới bề mặt sao Hỏa, thời gian sống sót của Conan the Bacterium tăng lên 1.5 triệu năm. Và, khi bị chôn sâu 10 mét, Vi khuẩn màu bí ngô có thể tồn tại tới 280 triệu năm.
daly nói, “Mặc dù D. radiodurans bị chôn vùi dưới bề mặt sao Hỏa không thể tồn tại ở trạng thái ngủ yên trong khoảng từ 2 đến 2.5 tỷ năm kể từ khi dòng nước biến mất trên sao Hỏa, nhưng môi trường sao Hỏa như vậy thường xuyên bị thay đổi và tan chảy bởi thiên thạch va chạm. Chúng tôi đề xuất rằng sự tan chảy định kỳ có thể cho phép tái tạo và phân tán không liên tục. Ngoài ra, nếu sự sống trên sao Hỏa từng tồn tại, ngay cả khi các dạng sống khả thi hiện không có mặt trên sao Hỏa, thì các đại phân tử và virus của chúng sẽ tồn tại lâu hơn rất nhiều. Điều đó củng cố khả năng rằng, nếu sự sống từng tiến hóa trên sao Hỏa, thì điều này sẽ được tiết lộ trong các nhiệm vụ trong tương lai.”
Tạp chí tham khảo:
- William H. Horne, Robert P. Volpe và cộng sự. Ảnh hưởng của hút ẩm và đóng băng đối với khả năng sống sót của bức xạ ion hóa vi sinh vật: Cân nhắc cho sự trở lại của mẫu sao Hỏa. Astrobiology. DOI: 10.1089/ast.2022.0065
