Phát hiện sự sống có thể tồn tại trên Mặt Trăng của sao Thổ

Trong nghiên cứu đăng trên tạp chí Nature Communications hôm 27/2, một nhóm nghiên cứu dẫn đầu bởi Đại học Vienna (Áo) mô tả một loại vi khuẩn đặc biệt được tìm thấy ở vùng biển sâu gần Nhật Bản gọi là Methanothermococcus okinawensis. Chúng có thể sống sót ở nhiệt độ, áp suất và môi trường hóa học của đại dương đang ẩn giấu dưới bề mặt băng giá của mặt trăng Enceladus.

Nhóm nhiên cứu cho rằng, khí methane do tàu vũ trụ Cassini của Cơ quan Hàng không Vũ trụ Mỹ (NASA) phát hiện trong dòng vật chất phun ra từ bề mặt của mặt trăng Enceladus có thể được tạo ra bởi sự sống vi sinh vật, đặc biệt là methanogens – những vi khuẩn sản sinh khí methane. Một nhiệm vụ khám phá nào đó của con người trong tương lai có thể giúp phát hiện dấu vết sinh học (biosignatures) từ các sinh vật nói trên đang ẩn mình trong đại dương của Enceladus.

"Một phần khí methane trên Enceladus về nguyên tắc có thể có nguồn gốc sinh học. Chúng tôi là những người đầu tiên điều tra liệu các vi sinh vật có thể sản xuất khí methane dưới điều kiện môi trường của Enceladus hay không", Simon Rittman, thành viên của nhóm nghiên cứu tại Đại học Vienna, cho biết.

Trong nghiên cứu, các nhà khoa học điều tra ba vi sinh vật trong phòng thí nghiệm dưới điều kiện mô phỏng Mặt Trăng Enceladus bao gồm: áp suất lên đến 90 bar (áp suất tại mực nước biển trên Trái Đất khoảng 1 bar), nhiệt độ thấp bằng 0°C, nhưng nhiệt độ cao là 100°C nếu các miệng phun thủy nhiệt (hydrothermal vent) tồn tại dưới đáy biển.

Nhóm nghiên cứu tiến hành thí nghiệm trong bình có dung tích 20ml với một chất lỏng bên trong chứa các hợp chất vô cơ. Họ thêm các vi khuẩn vào hỗn hợp, cùng với hydro và carbon dioxide (CO2) - cung cấp cả thực phẩm và năng lượng cho vi khuẩn tương tự như trên Enceladus.

Trong số ba vi khuẩn tham gia thí nghiệm, chỉ có M. okinawensis có khả năng sống sót. Vi khuẩn này thuộc họ Archaea (Vi khuẩn cổ) và được tìm thấy gần các miệng phun thủy nhiệt gần hòn đảo Okinawa, Nhật Bản. Kết quả này chỉ ra rằng, nhiều sinh vật tương tự M. okinawensis có thể tồn tại trên Enceladus.

Trước đó, tàu thăm dò Cassini chụp được ảnh các luồng hơi nước khổng lồ và các vật chất khác phun ra từ những vết nứt ở cực nam Mặt Trăng Enceladus, khiến nó có thể là một trong những nơi khả dĩ nhất tồn tại sự sống ngoài Trái Đất.

Theo BBC, Enceladus là mặt trăng lớn thứ 6 của sao Thổ. Những luồng hơi có thể đã phun lên từ độ sâu 30 – 40 km từ cực nam Enceladus. Các thiết bị từ tàu Cassini sau khi lấy mẫu khí về phân tích cho thấy một điều quan trọng là hóa chất trong đại dương ngầm ở đây có thể phù hợp cho vi sinh vật phát triển. Có những dấu hiệu mạnh mẽ cho thấy nước đang tương tác với đá ở đáy đại dương để tạo ra chất dinh dưỡng cho các loài côn trùng đơn giản.

"Tôi quan tâm đến vấn đề tìm kiếm sự sống trong hệ Mặt Trời trong nhiều thập kỷ qua và vẫn còn thấy sửng sốt vì những gì được chứng kiến trên Enceladus. Đó là một thế giới nhỏ ở cách xa chúng ta, dồi dào chất hữu cơ và nước cùng các dấu hiệu của sự sống. Thật đáng kinh ngạc", Chris McKay, nhà sinh vật học vũ trụ của Cơ quan Hàng không Vũ trụ Mỹ (NASA) cho biết.

Tuy nhiên, công nghệ của tàu Cassini từ những năm 1980 - 1990 đã cũ, không thể chứng minh chắc chắn về sự tồn tại của vi sinh vật dưới lớp băng của Enceladus. Chúng ta sẽ cần đưa thêm nhiều vệ tinh khác nhau trang bị cảm biến chuyên biệt.

Tuần tới Cassini sẽ bay qua Enceladus lần cuối để chụp một loạt ảnh bề mặt chi tiết của mặt trăng này, kết thúc nhiệm vụ thám hiểm Enceladus. NASA đã mở một cuộc thi thiết kế tàu vũ trụ mới cho các nhiệm vụ khảo sát Enceladus trong tương lai.

Một trong những thiết kế dự thi là của Jonathan Lunine, một nhà khoa học liên ngành, phụ trách về nhiệm vụ của Cassini tại Đại học Cornell, New York. Ông lên ý tưởng một tàu vũ trụ gọi là tàu ELF. Con tàu này sẽ nhỏ gọn hơn Cassini, đem theo các dụng cụ chuyên biệt để phân tích thành phần hóa học có liên quan đến sinh học trong các luồng hơi trên mặt trăng sao Thổ.

"Với các khối phổ kế mạnh mẽ, chúng tôi có thể phát hiện ra các axit amin và nhận dạng chúng", ông cho biết. "Chúng tôi cũng có thể phát hiện axit béo và các isoprenoid trong màng tế bào vi khuẩn, những chất cũng có trong tế bào của vi khuẩn cổ đại, những vi khuẩn tồn tại trong các điều kiện khắc nghiệt nhất của Trái Đất. Ngoài ra, chúng tôi còn có thể đếm số lượng carbon của các chất này để xem chúng có hình thái của sự sống không. Cuối cùng, chúng tôi có thể đo đạc tỉ lệ các đồng vị của carbon, oxy và ni-tơ để xác định sự tương đồng với Trái Đất. Các sinh vật trên Trái Đất thường có các đồng vị nhẹ hơn khi chuyển hóa các chất này trong hệ thống".

Tuy nhiên, ý tưởng thiết kế này đã không được lựa chọn. Một trong những vấn đề của nó là nguồn năng lượng khi rời xa Mặt Trời. Khoảng cách từ Trái Đất đến hệ sao Thổ là 1,4 tỷ km nên lượng ánh sáng mà Enceladus nhận được chỉ bằng khoảng 1% Trái Đất, không thể sử dụng tấm thu năng lượng Mặt Trời. Cassini hiện đang sử dụng hệ thống pin hạt nhân. Đây là nguồn năng lượng hiếm và đắt đỏ.

An Dương (T/h)