Đại dương dưới bề mặt của mặt trăng Enceladus của sao Thổ có thể chứa nhiều phốt pho - một nguyên tố được cho là thành phần thiết yếu cho sự sống. Đó là kết luận của một nhóm các nhà khoa học quốc tế đã sử dụng kết hợp các kỹ thuật mô phỏng để chỉ ra rằng các hợp chất ổn định của phốt pho có khả năng được giải phóng từ đáy biển của mặt trăng. Các dự đoán có thể giúp các sứ mệnh trong tương lai tới các mặt trăng băng giá của Sao Thổ để xác định chính xác hơn bất kỳ dấu hiệu nào của sự sống.
Việc tìm kiếm sự sống ngoài trái đất trong hệ mặt trời thường được hướng dẫn bởi sự hiện diện của nước ở thể lỏng. Ngoài Trái đất, các đại dương được biết là tồn tại bên dưới bề mặt băng giá của một số mặt trăng của Sao Mộc và Sao Thổ – tất cả đều được làm nóng bởi lực thủy triều do các hành tinh khổng lồ đó truyền vào. Một ứng cử viên cho sự sống là mặt trăng lớn thứ sáu của Sao Thổ, Enceladus.
Mặc dù nhỏ (đường kính 500 km), mặt trăng này nổi tiếng với những đám mây giàu nước phun trào qua các vết nứt trên lớp vỏ băng giá của nó. Các chùm được phát hiện bởi NASA Cassini tàu vũ trụ. Trong một số chuyến bay ngang qua từ năm 2005 đến 2015, Cassini đã bay thẳng qua những đám khói này, nhìn thoáng qua các hợp chất hóa học tồn tại sâu trong đại dương của Enceladus.
Hóa chất thiết yếu
Nước mà Cassini kiểm tra có chứa một số hóa chất mà các nhà sinh vật học vũ trụ coi là những khối xây dựng thiết yếu của sự sống: bao gồm carbon, amoniac và hydro sunfua. Tuy nhiên, một nguyên tố không bị phát hiện là phốt pho – thành phần chính của các cấu trúc bao gồm DNA, màng tế bào, xương và răng. Mặc dù việc thiếu phốt pho sẽ khiến khả năng sinh sống của Enceladus bị nghi ngờ, nhưng những quan sát ngắn gọn của Cassini còn lâu mới thấu đáo.
Trận chung kết hoành tráng của Cassini
Trong nghiên cứu mới nhất này, một nhóm do Quý Hoa Hào tại Đại học Khoa học và Công nghệ Trung Quốc và Christopher Glein tại Viện Nghiên cứu Tây Nam ở Hoa Kỳ đã sử dụng các kỹ thuật lập mô hình địa hóa để có được ước tính về sự phong phú phốt pho của mặt trăng. Đầu tiên, họ sử dụng mô hình nhiệt động lực học để đánh giá tính ổn định của các dạng phốt pho hòa tan khác nhau – các yếu tố khác nhau bao gồm nhiệt độ và độ pH của đại dương.
Dựa trên những hiểu biết này, tiếp theo họ sử dụng mô hình động học để kiểm tra sự hòa tan của các khoáng chất phốt phát ổn định qua đại dương của Enceladus. Trong khoảng thời gian địa chất ngắn, những mô phỏng này cho thấy phốt pho có thể được giải phóng nhanh chóng thông qua quá trình phong hóa dưới đáy biển đầy đá của mặt trăng. Đổi lại, điều này dự kiến sẽ tạo ra nồng độ phốt pho gần bằng hoặc thậm chí có thể vượt quá mức có trong nước biển trên Trái đất.
Sự phong phú cao như vậy có nghĩa là sự sống trong đại dương lỏng của Enceladus sẽ không bị hạn chế do thiếu phốt pho – củng cố thêm khả năng rằng sự sống có thể đã xuất hiện bên dưới bề mặt băng giá của mặt trăng nhỏ. Những dự đoán này sẽ phải được xác nhận bởi các sứ mệnh tới Sao Thổ trong tương lai, nhưng nếu chúng ta gửi tàu thăm dò tới Enceladus, kết quả của nhóm sẽ cung cấp hướng dẫn có giá trị cho các sứ mệnh này – giúp các nhà thiên văn học kiểm tra các vệt sáng ấn tượng của mặt trăng một cách chi tiết chưa từng có.
Nghiên cứu được mô tả trong Kỷ yếu của Viện Hàn lâm Khoa học Quốc gia.
