Với những con sông, hồ và thậm chí cả biển được tạo thành từ mêtan và etan lỏng, cùng với một đại dương nước ngầm ẩn giấu, vệ tinh Titan của Sao Thổ từ lâu đã khiến các nhà khoa học say mê vì đây là nơi có thể tồn tại sự sống ngoài hành tinh.
Một nghiên cứu mới đã chứng minh cho ý tưởng đó — nhưng có một chút thay đổi. Đúng vậy, các nhà nghiên cứu cho biết sự sống ngoài hành tinh có thể tồn tại ở đó, nhưng có lẽ không nhiều như chúng ta từng hy vọng.
"Chúng tôi tập trung vào điều khiến Titan trở nên độc đáo khi so sánh với các mặt trăng băng giá khác: hàm lượng hữu cơ dồi dào của nó", đồng tác giả chính của nghiên cứu Antonin Affholder, một cộng sự nghiên cứu sau tiến sĩ tại Khoa Sinh thái học và Sinh học Tiến hóa của Đại học Arizona, cho biết trong tuyên bố. "Có cảm giác rằng vì Titan có nhiều chất hữu cơ như vậy nên không thiếu nguồn thức ăn có thể duy trì sự sống."
Nhiệm vụ Cassini của NASA đã bay qua Titan hơn 100 lần và vào năm 2005, tàu thăm dò Huygens của châu Âu đã hạ cánh trên bề mặt của nó. Trên đường hạ cánh, Huygens đã thu thập dữ liệu có giá trị về bầu khí quyển dày đặc của Titan, tìm thấy một loạt các phản ứng quang hóa — các phản ứng hóa học do ánh sáng tạo ra định hình môi trường hóa học của mặt trăng và có thể đóng vai trò trong việc biến nó thành nơi có thể sinh sống được. Điều này là do các phản ứng như vậy có thể tạo ra các phân tử hữu cơ phức tạp, bao gồm một số phân tử có thể là khối xây dựng cho sự sống.
Liên quan: Titan: Sự thật về vệ tinh lớn nhất của Sao Thổ
Ý tưởng là các phân tử hữu cơ này cuối cùng sẽ lắng xuống bề mặt của Titan và thông qua sự kết hợp giữa trao đổi vật chất và các quá trình địa hóa học có thể xảy ra, tìm đường xuống đại dương ẩn giấu của vệ tinh — có khả năng biến vùng nước tối bên dưới thành môi trường có thể ở được.
Nhưng "có khả năng" là một từ khóa ở đây, theo nghiên cứu mới.
"Chúng tôi chỉ ra rằng không phải tất cả các phân tử hữu cơ này đều có thể tạo thành nguồn thức ăn, đại dương thực sự rất lớn và có sự trao đổi hạn chế giữa đại dương và bề mặt, nơi có tất cả các chất hữu cơ đó, vì vậy chúng tôi lập luận cho một cách tiếp cận sắc thái hơn", Affholder cho biết.
Sử dụng mô hình năng lượng sinh học — một phương pháp sử dụng mô phỏng toán học để định lượng năng lượng cần thiết để tạo và phá vỡ các liên kết hóa học trong hệ thống sinh học — nhóm nghiên cứu đã cố gắng xác định một kịch bản hợp lý trong đó sự sống có thể xuất hiện trên Titan. Họ đã đi đến một quá trình đơn giản và quen thuộc: lên men.
"Lên men có lẽ đã phát triển từ rất sớm trong lịch sử sự sống của Trái đất và không yêu cầu chúng ta phải mở bất kỳ cánh cửa nào vào các cơ chế chưa biết hoặc suy đoán có thể đã hoặc không xảy ra trên Titan", Affholder cho biết.
Lên men là một quá trình trao đổi chất đơn giản trong đó các vi sinh vật, chẳng hạn như vi khuẩn, phân hủy các phân tử hữu cơ như đường hoặc carbohydrate thành các hợp chất đơn giản hơn. Phần quan trọng là gì? Tất cả đều diễn ra mà không cần oxy, điều này đặc biệt liên quan đến một thế giới như Titan, nơi oxy khan hiếm hoặc không có.
"Chúng tôi đã hỏi, liệu các vi khuẩn tương tự có thể tồn tại trên Titan không?" Affholder cho biết. "Nếu vậy, thì đại dương ngầm của Titan có tiềm năng gì để tạo ra một tầng sinh quyển hấp thụ lượng lớn các phân tử hữu cơ vô sinh được tổng hợp trong bầu khí quyển của Titan, tích tụ trên bề mặt và hiện diện trong lõi?"
Các câu chuyện liên quan:
— Titan: Sự thật về mặt trăng lớn nhất của Sao Thổ
— Cuộc tìm kiếm sự sống ngoài hành tinh
— Biển lớn nhất trên vệ tinh bí ẩn Titan của Sao Thổ có thể sâu hơn 1.000 feet
Sử dụng axit amin đơn giản nhất trong số tất cả các axit amin đã biết — glycine, tương đối dồi dào trong toàn bộ hệ mặt trời — các mô phỏng của nhóm nghiên cứu phát hiện ra rằng về mặt lý thuyết, các điều kiện trên Titan có thể hỗ trợ sự sống của vi khuẩn thông qua quá trình lên men. Tuy nhiên, chỉ một phần nhỏ vật chất hữu cơ của Titan thực sự có thể đến được đại dương, tùy thuộc vào lượng glycine đi xuống từ bề mặt.
"Nguồn cung này có thể chỉ đủ để duy trì một quần thể vi khuẩn rất nhỏ có tổng trọng lượng chỉ vài kilôgam — tương đương với khối lượng của một con chó nhỏ", Affholder cho biết.
"Một quyển sinh quyển nhỏ như vậy trung bình sẽ có chưa đến một tế bào trên một lít nước trên toàn bộ đại dương rộng lớn của Titan", ông nói thêm. "Chúng tôi kết luận rằng kho hữu cơ phong phú độc đáo của Titan thực tế có thể không có sẵn để đóng vai trò trong khả năng sinh sống của mặt trăng ở mức độ mà người ta có thể trực giác nghĩ đến."
Điều đó có nghĩa là, nếu sự sống tồn tại trên Titan, thì nó có thể cực kỳ thưa thớt, khiến cho việc phát hiện ra nó trở nên đặc biệt khó khăn đối với các sứ mệnh trong tương lai — giống như cố gắng tìm kim trong đống cỏ khô, nhóm nghiên cứu kết luận.
nghiên cứu mới đã được công bố vào ngày 7 tháng 4 trên Tạp chí Khoa học Hành tinh.
Một nghiên cứu mới đã chứng minh cho ý tưởng đó — nhưng có một chút thay đổi. Đúng vậy, các nhà nghiên cứu cho biết sự sống ngoài hành tinh có thể tồn tại ở đó, nhưng có lẽ không nhiều như chúng ta từng hy vọng.
"Chúng tôi tập trung vào điều khiến Titan trở nên độc đáo khi so sánh với các mặt trăng băng giá khác: hàm lượng hữu cơ dồi dào của nó", đồng tác giả chính của nghiên cứu Antonin Affholder, một cộng sự nghiên cứu sau tiến sĩ tại Khoa Sinh thái học và Sinh học Tiến hóa của Đại học Arizona, cho biết trong tuyên bố. "Có cảm giác rằng vì Titan có nhiều chất hữu cơ như vậy nên không thiếu nguồn thức ăn có thể duy trì sự sống."
Nhiệm vụ Cassini của NASA đã bay qua Titan hơn 100 lần và vào năm 2005, tàu thăm dò Huygens của châu Âu đã hạ cánh trên bề mặt của nó. Trên đường hạ cánh, Huygens đã thu thập dữ liệu có giá trị về bầu khí quyển dày đặc của Titan, tìm thấy một loạt các phản ứng quang hóa — các phản ứng hóa học do ánh sáng tạo ra định hình môi trường hóa học của mặt trăng và có thể đóng vai trò trong việc biến nó thành nơi có thể sinh sống được. Điều này là do các phản ứng như vậy có thể tạo ra các phân tử hữu cơ phức tạp, bao gồm một số phân tử có thể là khối xây dựng cho sự sống.
Liên quan: Titan: Sự thật về vệ tinh lớn nhất của Sao Thổ
Ý tưởng là các phân tử hữu cơ này cuối cùng sẽ lắng xuống bề mặt của Titan và thông qua sự kết hợp giữa trao đổi vật chất và các quá trình địa hóa học có thể xảy ra, tìm đường xuống đại dương ẩn giấu của vệ tinh — có khả năng biến vùng nước tối bên dưới thành môi trường có thể ở được.
Nhưng "có khả năng" là một từ khóa ở đây, theo nghiên cứu mới.
"Chúng tôi chỉ ra rằng không phải tất cả các phân tử hữu cơ này đều có thể tạo thành nguồn thức ăn, đại dương thực sự rất lớn và có sự trao đổi hạn chế giữa đại dương và bề mặt, nơi có tất cả các chất hữu cơ đó, vì vậy chúng tôi lập luận cho một cách tiếp cận sắc thái hơn", Affholder cho biết.
Sử dụng mô hình năng lượng sinh học — một phương pháp sử dụng mô phỏng toán học để định lượng năng lượng cần thiết để tạo và phá vỡ các liên kết hóa học trong hệ thống sinh học — nhóm nghiên cứu đã cố gắng xác định một kịch bản hợp lý trong đó sự sống có thể xuất hiện trên Titan. Họ đã đi đến một quá trình đơn giản và quen thuộc: lên men.
"Lên men có lẽ đã phát triển từ rất sớm trong lịch sử sự sống của Trái đất và không yêu cầu chúng ta phải mở bất kỳ cánh cửa nào vào các cơ chế chưa biết hoặc suy đoán có thể đã hoặc không xảy ra trên Titan", Affholder cho biết.
Lên men là một quá trình trao đổi chất đơn giản trong đó các vi sinh vật, chẳng hạn như vi khuẩn, phân hủy các phân tử hữu cơ như đường hoặc carbohydrate thành các hợp chất đơn giản hơn. Phần quan trọng là gì? Tất cả đều diễn ra mà không cần oxy, điều này đặc biệt liên quan đến một thế giới như Titan, nơi oxy khan hiếm hoặc không có.
"Chúng tôi đã hỏi, liệu các vi khuẩn tương tự có thể tồn tại trên Titan không?" Affholder cho biết. "Nếu vậy, thì đại dương ngầm của Titan có tiềm năng gì để tạo ra một tầng sinh quyển hấp thụ lượng lớn các phân tử hữu cơ vô sinh được tổng hợp trong bầu khí quyển của Titan, tích tụ trên bề mặt và hiện diện trong lõi?"
Các câu chuyện liên quan:
— Titan: Sự thật về mặt trăng lớn nhất của Sao Thổ
— Cuộc tìm kiếm sự sống ngoài hành tinh
— Biển lớn nhất trên vệ tinh bí ẩn Titan của Sao Thổ có thể sâu hơn 1.000 feet
Sử dụng axit amin đơn giản nhất trong số tất cả các axit amin đã biết — glycine, tương đối dồi dào trong toàn bộ hệ mặt trời — các mô phỏng của nhóm nghiên cứu phát hiện ra rằng về mặt lý thuyết, các điều kiện trên Titan có thể hỗ trợ sự sống của vi khuẩn thông qua quá trình lên men. Tuy nhiên, chỉ một phần nhỏ vật chất hữu cơ của Titan thực sự có thể đến được đại dương, tùy thuộc vào lượng glycine đi xuống từ bề mặt.
"Nguồn cung này có thể chỉ đủ để duy trì một quần thể vi khuẩn rất nhỏ có tổng trọng lượng chỉ vài kilôgam — tương đương với khối lượng của một con chó nhỏ", Affholder cho biết.
"Một quyển sinh quyển nhỏ như vậy trung bình sẽ có chưa đến một tế bào trên một lít nước trên toàn bộ đại dương rộng lớn của Titan", ông nói thêm. "Chúng tôi kết luận rằng kho hữu cơ phong phú độc đáo của Titan thực tế có thể không có sẵn để đóng vai trò trong khả năng sinh sống của mặt trăng ở mức độ mà người ta có thể trực giác nghĩ đến."
Điều đó có nghĩa là, nếu sự sống tồn tại trên Titan, thì nó có thể cực kỳ thưa thớt, khiến cho việc phát hiện ra nó trở nên đặc biệt khó khăn đối với các sứ mệnh trong tương lai — giống như cố gắng tìm kim trong đống cỏ khô, nhóm nghiên cứu kết luận.
nghiên cứu mới đã được công bố vào ngày 7 tháng 4 trên Tạp chí Khoa học Hành tinh.
