Công bố làm dậy sóng giới thiên văn: 'Địa ngục' gần Trái Đất có thể chứa sự sống

Từ hành tinh chết chóc...

Space miêu tả: Sao Kim là một địa ngục thứ thiệt. Một hành tinh khắc nghiệt nhất Hệ Mặt Trời, nơi gần như không có dấu hiệu tồn tại của sự sống. Bởi sao:

- Bầu không khí của sao Kim gần như hoàn toàn là CO2 và dày đến nghẹt thở với áp suất khí quyển ở bề mặt gấp 90 lần Trái Đất. Đó là áp suất tương đương của một dặm bên dưới đại dương Trái Đất. Phía trên bầu không khí đầy khí CO2 độc hại đó chính là những đám mây bằng Axit sunfuric (H2SO4) đáng sợ.

- Nhiệt độ tại sao Kim đủ nóng để làm chảy chì, với mức nhiệt trung bình lên đến 462 độ C. Từ những đặc điểm này, thật khó để nghĩ sao Kim là hành tinh có chứa sự sống.

Thế nhưng...

"Có điều gì đó kỳ lạ đang diễn ra" trong các đám mây đầy khí độc của hành tinh bên cạnh Trái Đất này. Kênh National Geographic (Mỹ) miêu tả:

Một thứ gì đó đầy chết chóc đang tồn tại trong các đám mây bao phủ sao Kim - một loại khí có mùi, dễ cháy, rất độc gọi là Phosphine (PH3), có thể tiêu diệt các dạng sống dựa vào oxy để tồn tại - trớ trêu thay, giới khoa học vừa đưa ra công bố sau khi quan sát thứ khí độc đó, rằng: Nhờ khí độc đó mà bầu khí quyển của sao Kim có thể chứa bằng chứng về sự sống.

Theo những gì chúng ta biết, trên các hành tinh đất đá như sao Kim và Trái Đất, chỉ có thể tạo ra Phosphine bởi sự sống - dù là con người hay vi sinh vật. Phosphine là một hợp chất hóa học được tạo thành từ một nguyên tử phốt pho và ba nguyên tử hydro, và các nhà khoa học cũng đã phát hiện thấy nó trên Trái Đất, sao Mộc và sao Thổ.

Khí Phosphine (PH3) được phát hiện trong các đám mây ở độ cao ôn đới đang khiến các nhà khoa học 'đau đầu'. Ảnh được chụp bởi một camera hồng ngoại trên tàu Quỹ đạo khí hậu Akatsuki của Nhật Bản. Nguồn: JAXA / ISAS / DARTS / DAMIA BOUIC

Được sử dụng làm vũ khí hóa học trong Chiến tranh Thế giới thứ nhất (1914-1918), Phosphine (hợp chất hóa học giữa phốt pho và hydro) vẫn được sản xuất như một chất khử trùng nông nghiệp, được sử dụng trong ngành công nghiệp bán dẫn và là một sản phẩm phụ khó chịu của các phòng thí nghiệm. Nhưng Phosphine cũng được tạo ra một cách tự nhiên bởi một số loài vi khuẩn kỵ khí - những sinh vật sống trong môi trường thiếu oxy của các bãi rác, đầm lầy và thậm chí cả ruột động vật.

Đầu năm 2020, các nhà nghiên cứu phỏng đoán rằng việc tìm thấy Phosphine trên các hành tinh đất đá khác có thể chỉ ra sự hiện diện của quá trình trao đổi chất ngoài hành tinh (alien metabolisms), và họ đề xuất hướng các kính viễn vọng sắc nét nhất trong tương lai vào các ngoại hành tinh xa xôi (hành tinh nằm ngoài Hệ Mặt Trời) để thăm dò khí quyển của chúng nhằm tìm ra dấu hiệu của khí Phosphine.

"Giờ đây, không phải lục tìm đâu xa, chúng ta đã tìm thấy dấu hiệu của Phosphine ngay trong Hệ Mặt Trời, gần ngay Trái Đất - Chính tại sao Kim" - Các nhà thiên văn học báo cáo trên tạp chí Nature Astronomy.

... Đến dấu hiệu hiếm có của sự sống?

"Tất cả chúng tôi bất ngờ đến mức không thể tin vào mắt mình. Tôi cố cho rằng đó là sự nhầm lẫn lớn, nhưng rồi lại mong nó không phải phát hiện sai lầm" - đồng tác giả của nghiên cứu Clara Sousa-Silva, một nhà nghiên cứu sau tiến sĩ tại Viện Công nghệ Massachusetts (MIT), người ban đầu xác định Phosphine là một dấu hiệu sinh học tiềm năng.

Nói một cách đơn giản, Phosphine không nên có trong bầu khí quyển sao Kim. Nó cực kỳ khó để tạo ra, và hóa học trong các đám mây chứa đầy H2SO4 sẽ phá hủy phân tử trước khi nó có thể tích lũy đến lượng quan sát được.

Nhưng còn quá sớm để kết luận rằng sự sống tồn tại bên ngoài Trái Đất. Các nhà khoa học cảnh báo rằng bản thân việc phát hiện [Phosphine tồn tại trong bầu khí quyển sao Kim] cần được xác minh, vì dấu hiệu của Phosphine có thể là tín hiệu sai do kính thiên văn đưa vào hoặc do nhầm lẫn trong quá trình xử lý dữ liệu.

David Grinspoon thuộc Viện Khoa học Hành tinh Mỹ cho biết: "Điều này kỳ diệu đến mức buộc chúng tôi phải đặt câu hỏi là kết quả quan sát này có thật hay không. Khi ai đó công bố một quan sát phi thường, chưa từng được thực hiện trước đây, phản xạ đầu tiên chính là đi chứng minh tính xác thực của nó".

Theo cách chúng ta hiểu về phosphine ngày nay, đây là dấu hiệu của sự suy thoái sinh học của sinh khối, sự phân hủy của vật chất sinh học.

Nhưng nếu PH3 tồn tại trên sao kim, thì sự hiện diện của nó cho thấy một trong 2 khả năng hấp dẫn:

Các dạng sống ngoài hành tinh (alien life-form) đang khéo léo liên kết các nguyên tử phốt pho và hydro lại với nhau (để tạo thành PH3); Hoặc một số chất hóa học hoàn toàn không lường trước được (nhà khoa học chưa từng thấy) đang tạo ra Phosphine khi không có sự sống.

Sự sống trên "địa ngục"

Sao Kim, hành tinh thứ hai tính từ Mặt Trời, từ lâu đã được coi là người chị em sinh đôi của Trái Đất. Nó có kích thước tương đương với hành tinh của chúng ta, với trọng lực và thành phần tương tự.

Trong nhiều thế kỷ, những nhà nghiên cứu mở ra hy vọng rằng bề mặt của sao Kim có thể được bao phủ bởi đại dương, thảm thực vật tươi tốt và hệ sinh thái xanh tươi, cung cấp một ốc đảo thứ hai cho sự sống trong Hệ Mặt Trời.

Tuy nhiên, những quan sát khoa học ban đầu về hành tinh này đã tiết lộ rằng đó là một thế giới có thể giết chết Người Trái Đất theo nhiều cách khác nhau: Bề mặt của nó nóng nhất Hệ Mặt Trời, lên đến 462 độ C. Áp lực khổng lồ cùng bầu khí quyển đầy khí CO2 độc hại cùng các đám mây H2SO4... tất cả khiến con người không thể tồn tại.

Mặc dù vậy, các nhà khoa học đã xem xét khả năng sự sống có thể tồn tại trong tầng mây sao Kim trong gần 60 năm, có thể phát triển mạnh ở những nơi có điều kiện thân thiện hơn một chút.

Hình ảnh minh họa bề mặt sao Kim. Nguồn: ESA/AOES Medialab

 

Carl Sagan và Harold Morowitz đã viết trên tạp chí Nature vào năm 1967 rằng: "Trong khi các điều kiện bề mặt của sao Kim khiến giả thuyết về sự sống ở đó trở nên khó tin, các đám mây của sao Kim hoàn toàn là một câu chuyện khác" .

Mặc dù có axit, các đám mây sao Kim vẫn mang các thành phần cơ bản cho sự sống như chúng ta biết: Ánh sáng Mặt Trời, nước và các phân tử hữu cơ. Và gần giữa lớp mây, nhiệt độ và áp suất khá giống Trái Đất.

Các quan sát ban đầu về hành tinh này cho thấy các phần của bầu khí quyển sao Kim hấp thụ nhiều tia cực tím hơn dự kiến, một điều bất thường mà các nhà khoa học đưa ra có thể là do vi khuẩn trên không. Trong khi hiện tượng này có nhiều khả năng xảy ra do sự hiện diện của các hợp chất chứa lưu huỳnh, một số nhà khoa học kể từ đó đã đặt ra các kịch bản trong đó vi khuẩn có thể chuyển hóa các hợp chất lưu huỳnh, ở giữa các đám mây ngày nay.

Grinspoon, người đã thúc đẩy ý tưởng về sự sống trên mây trên sao Kim từ giữa những năm 1990 cho biết: "Khi tôi bắt đầu nói về nó, đã có rất nhiều sự phản kháng, chủ yếu là do nó là một môi trường có tính axit khắc nghiệt. Nhưng mọi thứ chúng ta đã học được về sự sống trên Trái Đất cho thấy rằng sự tồn tại của sự sống kỳ diệu đến mức khó tin. Ở tận ngõ ngách tối đen, đầy áp suất như đáy đại dương cũng có sự sống; trong lớp băng vĩnh cửu lạnh âm độ C, sự sống cũng đang "ngủ đông".

Trong phần lớn lịch sử của nó, sao Kim có thể đã từng sinh sống được như Trái Đất - cho đến một thời điểm nào đó trong một tỷ năm qua, khi khí nhà kính bay lên biến hành tinh này từ ốc đảo thành một "cái bẫy chết chóc". Có lẽ, khi bề mặt nóng gần nửa triệu độ C khiến nó trở nên ít hiếu khách hơn, thì các dạng sống đã di cư lên các đám mây để tránh sự tuyệt chủng nhất định.

Penelope Boston, nhà sinh vật học NASA, người chuyên nghiên cứu vi sinh vật ở những nơi kỳ lạ trên Trái Đất, cho biết: "Bất kỳ sự sống nào tồn tại ở sao Kim cho đến bây giờ có nhiều khả năng là di tích của một sinh quyển sơ khai từng thống trị sao Kim".

Hành trình đi tìm "cỗ máy giết người"

Vào tháng 6/2017, Giáo sư Jane Greaves thuộc Đại học Cardiff (Anh) và các đồng nghiệp đã quan sát sao Kim bằng Kính viễn vọng James Clerk Maxwell, kính thiên văn này quét bầu trời theo bước sóng vô tuyến trên đỉnh Mauna Kea ở Hawaii.

Họ đang tìm kiếm khí hiếm hoặc phân tử có thể có nguồn gốc sinh học. Trong số các dấu hiệu mà họ phát hiện được là khí Phosphine (PH3).

Không lâu sau, Jane Greaves liên lạc với Clara Sousa-Silva, tại Viện Công nghệ Massachusetts (MIT) - người đã dành nhiều năm học sau đại học để tìm hiểu xem liệu Phosphine có thể là một đặc tính sinh học ngoài Trái Đất hay không.

Clara Sousa-Silva kết luận rằng Phosphine có thể là một trong những dấu hiệu của sự sống, mặc dù nghịch lý là nó có thể tiêu diệt các dạng sống dựa vào oxy để tồn tại.

"Tôi thực sự bị cuốn hút bởi tính chất rùng rợn của Phosphine trên Trái Đất. Đó là một "cỗ máy giết người", là dấu hiệu của cái chết" - Clara Sousa-Silva nói.

Vào năm 2019, Jane Greaves, Clara Sousa-Silva và các đồng nghiệp của họ đã theo dõi quan sát Phosphine ban đầu bằng cách sử dụng ALMA, một loạt các kính viễn vọng mặt đất đặt trên một cao nguyên tại Chile. Nhạy cảm hơn kính thiên văn đặt tại Hawaii, ALMA cũng quan sát bầu trời ở tần số vô tuyến và nó có thể phát hiện năng lượng phát ra và hấp thụ bởi bất kỳ phân tử Phosphine nào trong bầu khí quyển sao Kim.

Một lần nữa, nhóm nghiên cứu đã phát hiện ra chất Phosphine. Lần này, các nhà khoa học có thể thu hẹp tín hiệu của phân tử đến vùng xích đạo và độ cao giữa 50 km và 60 km, nơi nhiệt độ và áp suất không quá khắc nghiệt cho sự sống như chúng ta biết. Dựa trên cường độ của tín hiệu, nhóm nghiên cứu đã tính toán rằng mức độ phong phú của Phosphine là khoảng 20 phần tỷ, hoặc ít nhất một nghìn lần so với chúng ta tìm thấy trên Trái Đất.

Trong Thái Dương Hệ, Phosphine được được cho là tồn tại tại sao Mộc và sao Thổ. Gần lõi của các hành tinh khí khổng lồ này, nhiệt độ và áp suất đủ cao để tạo ra phân tử Phosphine, sau đó sẽ bốc lên trong khí quyển. Nhưng trên các hành tinh đá (như Trái Đất, sao Kim...), nơi điều kiện ít khắc nghiệt hơn đáng kể, không có cách nào được biết đến để tạo ra Phosphine khi không có sự sống - nó đòi hỏi quá nhiều về năng lượng.

Nói cách khác, nếu việc quan sát Phosphine trên sao Kim là đúng, thì một thứ gì đó phải liên tục bổ sung phân tử Phosphine trong bầu khí quyển đầy khí độc của hành tinh sao Kim.

Nhà thiên văn học Dirk Schulze-Makuch của Đại học Kỹ thuật Berlin (Đức), người đã xem xét sự sống của sao Kim dựa trên đám mây, đồng ý với lời giải thích sinh học về Phosphine, nhưng ông cho rằng các phản ứng hóa học do ánh sáng hoặc địa chất chưa biết khác có thể giải thích cho tín hiệu này. "Sao Kim về cơ bản vẫn là một hành tinh xa lạ. Có rất nhiều điều chúng ta không hiểu về nó".

Màu sắc thực sự của sao Kim. Nguồn: NASA

Nhóm nghiên cứu bắt đầu xác định xem liệu Phosphine có thể được tạo ra trên sao Kim trong trường hợp không có sinh học hay không. Trong số các kịch bản mà các nhà khoa học đã nghiên cứu có núi lửa phun trào, sét đánh dữ dội, các mảng kiến ​​tạo cọ xát với nhau, mưa bismuth và bụi vũ trụ. Dựa trên tính toán của nhóm, không có sự kiện nào trong số đó có thể tạo ra phân tử với mức độ phong phú như vậy.

Clara Sousa-Silva nói: "Cho dù đó có phải là sự sống hay không, thì nó phải là một cơ chế thực sự kỳ lạ. Có điều gì đó kỳ lạ đang xảy ra trên sao Kim".

Trở lại "địa ngục"

Sanjay Limaye, một nhà khoa học hành tinh tại Đại học Wisconsin-Madison (Mỹ), nói rằng khám phá này đủ thú vị để tiếp tục tìm kiếm, và tốt nhất là từ một điểm thuận lợi gần hơn nhiều. "Thật hấp dẫn khi nó có thể chỉ ra điều gì đó kỳ lạ đang diễn ra trong bầu khí quyển của sao Kim, nhưng đó là hóa học kỳ lạ hay đó là sự sống? Chúng ta cần phải đi khám phá và tìm hiểu" - người này nói.

Việc phát hiện dự kiến ​​về Phosphine có khả năng thúc đẩy sứ mệnh quay trở lại sao Kim, do lần cuối cùng NASA gửi một tàu thăm dò đến hành tinh này là vào năm 1989.

Dirk Schulze-Makuch nói rằng việc thực hiện sứ mệnh thâm nhập bầu khí quyển sao Kim là hoàn toàn có thể xảy ra. Chúng ta có thể gửi một tàu vũ trụ lao qua các đám mây và thu thập khí và các hạt để mang trở lại Trái Đất nghiên cứu.

Trong các ưu tiên đặt ra cho thập kỷ tiếp theo về khám phá Hệ Mặt Trời, không có lý do gì chúng ta chối từ sao Kim với những phát hiện ban đầu về PH3 trên hành tinh này. Dù là dấu hiệu của sự sống hay không, nếu PH3 tồn tại thực sự trên sao Kim, hành trình nghiên cứu hành tinh khắc nghiệt này hứa hẹn những phát kiến thú vị.

Ở phía trước, một sứ mệnh nhỏ hơn để nghiên cứu bầu khí quyển sâu của sao Kim, có tên DAVINCI+ , là một trong bốn đề tài lọt vào vòng chung kết Cuộc thi Chương trình Khám phá của NASA. Cuộc tuyển chọn nhiệm vụ tiếp theo dự kiến ​​diễn ra vào năm 2021.