Các nhà khoa học đã công bố phát hiện ra các phân tử hữu cơ lớn nhất từng được tìm thấy trên sao Hỏa.
Những phân tử này có thể đến từ quá trình phân hủy axit béo tồn tại cách đây 3,7 tỷ năm trước khi được bảo quản trong các trầm tích do một hồ nước cổ đại trên Hành tinh Đỏ tạo ra. Mặc dù các phân tử không chứng minh chính xác sự tồn tại của sự sống trong quá khứ trên sao Hỏa, nhưng các nhà khoa học cho biết chúng cho thấy rằng một khám phá như vậy thực sự có thể xảy ra.
"Nghiên cứu của chúng tôi chứng minh rằng, ngay cả ngày nay, bằng cách phân tích các mẫu vật trên sao Hỏa, chúng ta có thể phát hiện ra các dấu hiệu hóa học của sự sống trong quá khứ, nếu nó từng tồn tại trên sao Hỏa", Caroline Freissinet, một nhà hóa học thiên văn đến từ Phòng thí nghiệm Khí quyển và Quan sát Không gian tại Guyancourt, Pháp, cho biết trong câu lệnh.
Các phân tử này được gọi là ankan, là hydrocacbon kết hợp các chuỗi nguyên tử cacbon với các nguyên tử hydro gắn vào chúng. Chúng được tàu thám hiểm Curiosity của NASA phát hiện khi nó khoan vào một mẫu đá bùn từ một tảng đá có biệt danh là 'Cumberland', trong khu vực Vịnh Yellowknife của miệng núi lửa Gale trên sao Hỏa, vào năm 2013.
Curiosity đã hạ cánh xuống miệng núi lửa Gale dài 96 dặm (154 km) vào năm 2012. Miệng núi lửa này từng bị ngập bởi một hồ cổ, khiến nơi đây trở thành một địa điểm đầy hứa hẹn để tìm kiếm dấu hiệu cho thấy sự sống từng tồn tại trong quá khứ, và Vịnh Yellowknife nằm trên nơi từng là đáy hồ. Đá Cumberland được tạo thành từ vật liệu trầm tích giàu sét được hình thành bởi hồ này.
"Có bằng chứng cho thấy nước lỏng đã tồn tại trong miệng núi lửa Gale trong hàng triệu năm và có thể còn lâu hơn nữa, điều đó có nghĩa là đã có đủ thời gian để phản ứng hóa học hình thành sự sống diễn ra trong môi trường hồ miệng núi lửa này trên sao Hỏa", Daniel Glavin thuộc Trung tâm bay không gian Goddard của NASA cho biết trong tuyên bố công bố khám phá này.
Các phân tử hữu cơ đã được phát hiện bởi Bộ công cụ Phân tích mẫu trên sao Hỏa (SAM) của Curiosity. Sử dụng bộ công cụ này, xe tự hành khoan một mẫu đá và xúc nó vào SAM, nơi nó được nung trong lò ở nhiệt độ 1.800 độ F (1.000 độ C). Quá trình này giải phóng khí từ mẫu, sau đó được tách ra và nghiên cứu bằng các cảm biến chuyên dụng (trong trường hợp này là máy sắc ký khí và máy quang phổ khối) có thể xác định các nguyên tố thiết yếu cho sự sống — carbon, nitơ, oxy, phốt pho và lưu huỳnh. Một máy quang phổ laser riêng biệt sẽ phân tích các khí, tìm kiếm dấu hiệu của nước và các phân tử hữu cơ nhỏ hơn như mêtan.
Freissinet và Glavin trước đây đã đồng dẫn đầu các khám phá trước đó về các phân tử hữu cơ trong mẫu Cumberland, bao gồm mêtan cũng như clo hoặc các chất hữu cơ chứa lưu huỳnh, nhưng cho đến nghiên cứu này, các phân tử hữu cơ lớn nhất được tìm thấy trên sao Hỏa chỉ dài sáu nguyên tử carbon.
Vì vậy, Freissinet và Glavin đã sửa đổi quy trình SAM để tìm kiếm các phân tử hữu cơ lớn hơn. Đặc biệt, họ và nhóm của họ đang tìm kiếm các axit amin. Họ không tìm thấy bất kỳ, nhưng họ đã tìm thấy ankan lớn hơn bất kỳ ankan nào được tìm thấy trên sao Hỏa cho đến nay. Chúng bao gồm decane (10 nguyên tử cacbon và 22 nguyên tử hydro), undecane (11 nguyên tử cacbon và 24 nguyên tử hydro) và dodecane (12 nguyên tử cacbon và 26 nguyên tử hydro). Mặc dù dodecane là ankan lớn nhất từng được tìm thấy trên sao Hỏa, nhưng nó vẫn nhỏ bé so với các ankan lớn nhất trên Trái Đất, có thể có hơn 150 nguyên tử cacbon.
Có khả năng các ankan lớn trên sao Hỏa có nguồn gốc địa hóa học — không liên quan gì đến sự sống — nhưng nhóm của Freissinet và Glavin đã tiến hành các thí nghiệm trong phòng thí nghiệm cho thấy chúng có thể đến từ sự phân hủy axit béo được chôn vùi trong các vật liệu trầm tích giàu đất sét trong hơn 3,7 tỷ năm.
Sự sống kết hợp axit béo vào màng tế bào và sử dụng chúng để điều chỉnh các quá trình khác nhau của tế bào và cơ quan. Tuy nhiên, axit béo cũng có thể được tạo ra bởi địa hóa học, do đó, việc suy ra sự tồn tại của chúng trên sao Hỏa cách đây 3,7 tỷ năm không nhất thiết là bằng chứng về sự sống. Tuy nhiên, axit béo phi sinh học có xu hướng nhỏ hơn 12 nguyên tử carbon. Thời điểm cũng rất kỳ lạ — 3,7 tỷ năm trước cũng là thời điểm sự sống được cho là bắt đầu bám chặt vào Trái Đất. Liệu sự sống trên cả hai thế giới của chúng ta có thể phát triển đồng bộ không?
CÂU CHUYỆN LIÊN QUAN:
— Xe tự hành Curiosity: Hướng dẫn tối ưu
— Xe tự hành Curiosity phát hiện bằng chứng mới cho thấy sao Hỏa từng có 'điều kiện thích hợp' cho sự sống
— Xe tự hành Curiosity trên sao Hỏa của NASA bắt đầu khám phá dòng sông có thể đã khô cạn trên Hành tinh Đỏ
Hiện tại, đó vẫn chỉ là suy đoán, nhưng mặc dù sự hiện diện của ankan chuỗi dài không phải là bằng chứng rõ ràng cho sự sống trên sao Hỏa, chúng có thể là một manh mối lớn.
Tuy nhiên, các thiết bị SAM của xe tự hành Curiosity không thể phát hiện các phân tử hữu cơ lớn hơn dodecane, nghĩa là tương lai của nghiên cứu sự sống trên sao Hỏa có thể phụ thuộc vào Trái Đất.
"Chúng tôi đã sẵn sàng thực hiện bước tiến lớn tiếp theo và mang các mẫu vật từ sao Hỏa về phòng thí nghiệm của chúng tôi để giải quyết cuộc tranh luận về sự sống trên sao Hỏa", Glavin, nhà khoa học cấp cao của NASA phụ trách việc trả lại mẫu vật, cho biết. Tuy nhiên, điều này sẽ phụ thuộc vào thời điểm có thể phóng một nhiệm vụ để lấy lại các mẫu vật được lưu trữ trong bộ nhớ đệm của tàu thám hiểm cùng loại với Curiosity, Perseverance. NASA gần đây đã gặp khó khăn trong việc thiết kế và tài trợ cho một nhiệm vụ thu hồi và đã yêu cầu sự giúp đỡ từ các công ty tư nhân.
Những phát hiện này đã được công bố vào ngày 24 tháng 3 trên Biên bản của Viện Hàn lâm Khoa học Quốc gia.
Những phân tử này có thể đến từ quá trình phân hủy axit béo tồn tại cách đây 3,7 tỷ năm trước khi được bảo quản trong các trầm tích do một hồ nước cổ đại trên Hành tinh Đỏ tạo ra. Mặc dù các phân tử không chứng minh chính xác sự tồn tại của sự sống trong quá khứ trên sao Hỏa, nhưng các nhà khoa học cho biết chúng cho thấy rằng một khám phá như vậy thực sự có thể xảy ra.
"Nghiên cứu của chúng tôi chứng minh rằng, ngay cả ngày nay, bằng cách phân tích các mẫu vật trên sao Hỏa, chúng ta có thể phát hiện ra các dấu hiệu hóa học của sự sống trong quá khứ, nếu nó từng tồn tại trên sao Hỏa", Caroline Freissinet, một nhà hóa học thiên văn đến từ Phòng thí nghiệm Khí quyển và Quan sát Không gian tại Guyancourt, Pháp, cho biết trong câu lệnh.
Các phân tử này được gọi là ankan, là hydrocacbon kết hợp các chuỗi nguyên tử cacbon với các nguyên tử hydro gắn vào chúng. Chúng được tàu thám hiểm Curiosity của NASA phát hiện khi nó khoan vào một mẫu đá bùn từ một tảng đá có biệt danh là 'Cumberland', trong khu vực Vịnh Yellowknife của miệng núi lửa Gale trên sao Hỏa, vào năm 2013.
Curiosity đã hạ cánh xuống miệng núi lửa Gale dài 96 dặm (154 km) vào năm 2012. Miệng núi lửa này từng bị ngập bởi một hồ cổ, khiến nơi đây trở thành một địa điểm đầy hứa hẹn để tìm kiếm dấu hiệu cho thấy sự sống từng tồn tại trong quá khứ, và Vịnh Yellowknife nằm trên nơi từng là đáy hồ. Đá Cumberland được tạo thành từ vật liệu trầm tích giàu sét được hình thành bởi hồ này.
"Có bằng chứng cho thấy nước lỏng đã tồn tại trong miệng núi lửa Gale trong hàng triệu năm và có thể còn lâu hơn nữa, điều đó có nghĩa là đã có đủ thời gian để phản ứng hóa học hình thành sự sống diễn ra trong môi trường hồ miệng núi lửa này trên sao Hỏa", Daniel Glavin thuộc Trung tâm bay không gian Goddard của NASA cho biết trong tuyên bố công bố khám phá này.
Các phân tử hữu cơ đã được phát hiện bởi Bộ công cụ Phân tích mẫu trên sao Hỏa (SAM) của Curiosity. Sử dụng bộ công cụ này, xe tự hành khoan một mẫu đá và xúc nó vào SAM, nơi nó được nung trong lò ở nhiệt độ 1.800 độ F (1.000 độ C). Quá trình này giải phóng khí từ mẫu, sau đó được tách ra và nghiên cứu bằng các cảm biến chuyên dụng (trong trường hợp này là máy sắc ký khí và máy quang phổ khối) có thể xác định các nguyên tố thiết yếu cho sự sống — carbon, nitơ, oxy, phốt pho và lưu huỳnh. Một máy quang phổ laser riêng biệt sẽ phân tích các khí, tìm kiếm dấu hiệu của nước và các phân tử hữu cơ nhỏ hơn như mêtan.
Freissinet và Glavin trước đây đã đồng dẫn đầu các khám phá trước đó về các phân tử hữu cơ trong mẫu Cumberland, bao gồm mêtan cũng như clo hoặc các chất hữu cơ chứa lưu huỳnh, nhưng cho đến nghiên cứu này, các phân tử hữu cơ lớn nhất được tìm thấy trên sao Hỏa chỉ dài sáu nguyên tử carbon.
Vì vậy, Freissinet và Glavin đã sửa đổi quy trình SAM để tìm kiếm các phân tử hữu cơ lớn hơn. Đặc biệt, họ và nhóm của họ đang tìm kiếm các axit amin. Họ không tìm thấy bất kỳ, nhưng họ đã tìm thấy ankan lớn hơn bất kỳ ankan nào được tìm thấy trên sao Hỏa cho đến nay. Chúng bao gồm decane (10 nguyên tử cacbon và 22 nguyên tử hydro), undecane (11 nguyên tử cacbon và 24 nguyên tử hydro) và dodecane (12 nguyên tử cacbon và 26 nguyên tử hydro). Mặc dù dodecane là ankan lớn nhất từng được tìm thấy trên sao Hỏa, nhưng nó vẫn nhỏ bé so với các ankan lớn nhất trên Trái Đất, có thể có hơn 150 nguyên tử cacbon.
Có khả năng các ankan lớn trên sao Hỏa có nguồn gốc địa hóa học — không liên quan gì đến sự sống — nhưng nhóm của Freissinet và Glavin đã tiến hành các thí nghiệm trong phòng thí nghiệm cho thấy chúng có thể đến từ sự phân hủy axit béo được chôn vùi trong các vật liệu trầm tích giàu đất sét trong hơn 3,7 tỷ năm.
Sự sống kết hợp axit béo vào màng tế bào và sử dụng chúng để điều chỉnh các quá trình khác nhau của tế bào và cơ quan. Tuy nhiên, axit béo cũng có thể được tạo ra bởi địa hóa học, do đó, việc suy ra sự tồn tại của chúng trên sao Hỏa cách đây 3,7 tỷ năm không nhất thiết là bằng chứng về sự sống. Tuy nhiên, axit béo phi sinh học có xu hướng nhỏ hơn 12 nguyên tử carbon. Thời điểm cũng rất kỳ lạ — 3,7 tỷ năm trước cũng là thời điểm sự sống được cho là bắt đầu bám chặt vào Trái Đất. Liệu sự sống trên cả hai thế giới của chúng ta có thể phát triển đồng bộ không?
CÂU CHUYỆN LIÊN QUAN:
— Xe tự hành Curiosity: Hướng dẫn tối ưu
— Xe tự hành Curiosity phát hiện bằng chứng mới cho thấy sao Hỏa từng có 'điều kiện thích hợp' cho sự sống
— Xe tự hành Curiosity trên sao Hỏa của NASA bắt đầu khám phá dòng sông có thể đã khô cạn trên Hành tinh Đỏ
Hiện tại, đó vẫn chỉ là suy đoán, nhưng mặc dù sự hiện diện của ankan chuỗi dài không phải là bằng chứng rõ ràng cho sự sống trên sao Hỏa, chúng có thể là một manh mối lớn.
Tuy nhiên, các thiết bị SAM của xe tự hành Curiosity không thể phát hiện các phân tử hữu cơ lớn hơn dodecane, nghĩa là tương lai của nghiên cứu sự sống trên sao Hỏa có thể phụ thuộc vào Trái Đất.
"Chúng tôi đã sẵn sàng thực hiện bước tiến lớn tiếp theo và mang các mẫu vật từ sao Hỏa về phòng thí nghiệm của chúng tôi để giải quyết cuộc tranh luận về sự sống trên sao Hỏa", Glavin, nhà khoa học cấp cao của NASA phụ trách việc trả lại mẫu vật, cho biết. Tuy nhiên, điều này sẽ phụ thuộc vào thời điểm có thể phóng một nhiệm vụ để lấy lại các mẫu vật được lưu trữ trong bộ nhớ đệm của tàu thám hiểm cùng loại với Curiosity, Perseverance. NASA gần đây đã gặp khó khăn trong việc thiết kế và tài trợ cho một nhiệm vụ thu hồi và đã yêu cầu sự giúp đỡ từ các công ty tư nhân.
Những phát hiện này đã được công bố vào ngày 24 tháng 3 trên Biên bản của Viện Hàn lâm Khoa học Quốc gia.
