Mặt trăng Enceladus của sao Thổ là ứng cử viên hàng đầu trong cuộc tìm kiếm sự sống ngoài Trái đất trong hệ mặt trời của chúng ta. Tuy nhiên, vẫn còn là một bí ẩn liệu sự sống ngoài hành tinh vi sinh vật có thể sinh sống trên Enceladus hay không.
Enceladus xuất hiện trước tàu vũ trụ Voyager 1 của NASA dưới dạng một “quả cầu tuyết” nhỏ, không có gì nổi bật trên bầu trời khi nó được quan sát lần đầu tiên vào năm 1980. Sau đó, từ năm 2005 đến năm 2017, tàu thăm dò Cassini của NASA đã bay qua Hệ thống Sao Thổ và thực hiện nghiên cứu chuyên sâu chưa từng có về Sao Thổ. các vành đai và mặt trăng phức tạp. Các nhà khoa học kinh ngạc khi Cassini phát hiện ra rằng lớp băng dày của Enceladus che giấu một đại dương nước mặn ấm áp rộng lớn phát ra khí mê-tan, một loại khí thường đến từ đời sống vi sinh vật trên Trái đất.
Một nghiên cứu mới của Đại học Arizona các nhà nghiên cứu gợi ý rằng bí ẩn về việc liệu sự sống ngoài hành tinh vi khuẩn có thể sinh sống trên Enceladus hay không có thể được giải quyết bằng một tàu thăm dò không gian quay quanh. Các nhà nghiên cứu đã vạch ra cách một sứ mệnh không gian hư cấu có thể mang lại những giải pháp thuyết phục.
Một nhóm các nhà nghiên cứu từ Đại học Arizona và Đại học Paris Sciences et Lettres năm ngoái đã kết luận rằng rất có thể điều đó sẽ xảy ra. Enceladus có sự sống và rằng cuộc sống này có thể là nguyên nhân của lượng khí thải mêtan của mặt trăng.
Régis Ferrière, tác giả chính của bài báo mới và phó giáo sư tại Khoa Sinh thái và Sinh học Tiến hóa UArizona, cho biết: “Để biết có phải như vậy không, chúng ta phải quay lại Enceladus và xem xét.”
Theo phân tích gần đây nhất, ngay cả khi tổng khối lượng vi khuẩn sống có thể có trong đại dương Enceladus là tối thiểu, thì một chuyến viếng thăm từ một tàu vũ trụ quay quanh quỹ đạo sẽ là tất cả những gì cần thiết để xác định chắc chắn liệu các vi khuẩn giống Trái đất có hiện diện trong nước của Enceladus hay không. bên dưới lớp vỏ của nó.
Ferrière đã nói, “Rõ ràng, việc đưa một robot bò qua các vết nứt băng và lặn sâu xuống đáy biển sẽ không hề dễ dàng. Các sứ mệnh thực tế hơn đã được thiết kế bằng cách sử dụng các thiết bị nâng cấp để lấy mẫu các luồng khí như Cassini đã làm hoặc thậm chí đáp xuống bề mặt mặt trăng.”
“Bằng cách mô phỏng dữ liệu mà một tàu vũ trụ quay quanh quỹ đạo tiên tiến và được chuẩn bị tốt hơn sẽ thu thập chỉ từ các chùm khói, nhóm của chúng tôi hiện đã chỉ ra rằng phương pháp này đủ để xác định một cách tự tin liệu có sự sống bên trong hay không.” đại dương Enceladus mà không thực sự phải thăm dò độ sâu của mặt trăng. Đây quả là một viễn cảnh ly kỳ.”
Enceladus, cách Trái đất khoảng 800 triệu dặm, quay quanh quỹ đạo Saturn cứ sau 33 giờ. Mặt trăng là vật thể duy nhất trong năng lượng mặt trời hệ thống phản chiếu ánh sáng giống như mặt trăng, mặc dù nó thậm chí không rộng bằng bang Arizona. Bề mặt của mặt trăng khiến nó nổi bật trên bầu trời như một cái ao đóng băng dưới ánh sáng mặt trời. Ít nhất 100 luồng nước khổng lồ bắn ra từ bề mặt đóng băng của cực nam mặt trăng, giống như dung nham từ một ngọn núi lửa đang hoành hành.
Một trong những Những chiếc nhẫn nổi tiếng của sao Thổ Theo các nhà khoa học, được cho là kết quả của hơi nước và các hạt băng phun ra từ các đặc điểm giống mạch nước phun này. Sứ mệnh Cassini đã lấy mẫu của tổ hợp bị đẩy ra này, chứa khí và các hạt khác nằm sâu trong đại dương của Enceladus.
Lượng khí mê-tan Cassini dư thừa được tìm thấy trong các luồng khí gợi nhớ đến các miệng phun thủy nhiệt, hệ sinh thái độc đáo được tìm thấy ở phần bên trong tối của các đại dương trên Trái đất. Ở đây, magma nóng lên dưới đáy biển làm nóng nước biển trong nền đá xốp ở ranh giới của hai mảng kiến tạo gần đó, tạo ra những “khói trắng”, miệng phun ra nước mặn nóng, giàu khoáng chất. Vì không thể tiếp cận ánh sáng mặt trời nên các sinh vật phải tồn tại bằng cách sử dụng năng lượng có trong các chất hóa học mà người hút thuốc trắng thải ra môi trường.
Ferrière đã nói, “Trên hành tinh của chúng ta, các miệng phun thủy nhiệt tràn ngập sự sống, dù lớn hay nhỏ, bất chấp bóng tối và áp suất khủng khiếp. Những sinh vật sống đơn giản nhất là những vi khuẩn được gọi là methanogens, tự cung cấp năng lượng ngay cả khi không có ánh sáng mặt trời.”
“Methanogens chuyển đổi dihydrogen và cạc-bon đi-ô-xít để thu được năng lượng, giải phóng khí mê-tan dưới dạng sản phẩm phụ. Nhóm nghiên cứu của Ferrière đã mô hình hóa các tính toán của mình dựa trên giả thuyết rằng Enceladus có các chất tạo khí methan sinh sống ở các miệng phun thủy nhiệt ở đại dương giống như các miệng phun được tìm thấy trên Trái đất. Bằng cách này, các nhà nghiên cứu đã tính toán tổng khối lượng methanogen trên Enceladus sẽ là bao nhiêu, cũng như khả năng tế bào của chúng và các phân tử hữu cơ khác có thể bị đẩy ra ngoài qua các luồng khí.”
Tác giả đầu tiên của Paper, Antonin Affholder, một cộng tác viên nghiên cứu sau tiến sĩ tại UArizona, người đã làm việc tại Paris Sciences & Lettres khi thực hiện nghiên cứu này, cho biết, “Chúng tôi rất ngạc nhiên khi thấy rằng lượng tế bào dồi dào theo giả thuyết chỉ bằng sinh khối của một con cá voi duy nhất trong đại dương toàn cầu của Enceladus. Sinh quyển của Enceladus có thể rất thưa thớt. Tuy nhiên, các mô hình của chúng tôi chỉ ra rằng nó sẽ đủ năng suất để cung cấp đủ lượng phân tử hữu cơ hoặc tế bào để các thiết bị trên tàu vũ trụ trong tương lai thu thập được.”
“Nghiên cứu của chúng tôi cho thấy rằng nếu có sinh quyển trong đại dương Enceladus, các dấu hiệu về sự tồn tại của nó có thể được thu thập trong vật liệu chùm khí mà không cần phải hạ cánh hoặc khoan, nhưng một nhiệm vụ như vậy sẽ yêu cầu một quỹ đạo bay qua đám khói nhiều lần để thu thập rất nhiều vật liệu đại dương.”
“Khả năng tìm thấy các tế bào thực sự có thể rất mong manh vì chúng sẽ phải sống sót qua quá trình thoát khí mang chúng vượt qua các luồng khí từ đại dương sâu thẳm đến chân không trong không gian – một hành trình khá dài đối với một tế bào nhỏ bé.”
Thay vào đó, các tác giả cho rằng các phân tử hữu cơ được phát hiện, chẳng hạn như các axit amin cụ thể, sẽ đóng vai trò là bằng chứng gián tiếp ủng hộ hoặc chống lại môi trường có nhiều sự sống.
“Xem xét rằng theo tính toán, bất kỳ sự sống nào hiện diện trên Enceladus sẽ cực kỳ thưa thớt, vẫn có khả năng cao là chúng ta sẽ không bao giờ tìm thấy đủ phân tử hữu cơ trong các luồng khí để kết luận rằng nó ở đó một cách rõ ràng,” Ferrière nói. “Vì vậy, thay vì tập trung vào câu hỏi bao nhiêu là đủ để chứng minh rằng có sự sống ở đó, chúng tôi hỏi, 'Lượng vật chất hữu cơ tối đa có thể có khi không có sự sống là bao nhiêu?'”
Tác giả nói, “Nếu tất cả các phép đo đều vượt quá một ngưỡng nhất định, điều đó có thể báo hiệu rằng sự sống là một khả năng nghiêm trọng.”
“Bằng chứng chắc chắn về các tế bào sống ở một thế giới xa lạ có thể vẫn còn khó nắm bắt trong nhiều thế hệ. Cho đến lúc đó, việc chúng ta không thể loại trừ sự tồn tại của sự sống trên Enceladus có lẽ là điều tốt nhất chúng ta có thể làm.”
Tạp chí tham khảo:
- Antonin Afholder và cộng sự. Sinh quyển sinh metan giả định trong đại dương sâu của Enceladus: Sinh khối, năng suất và ý nghĩa đối với việc phát hiện. Tạp chí Khoa học Hành tinh. DOI 10.3847/PSJ/aca275
