Khả năng sự sống có thể tồn tại trên Sao Hỏa đã chiếm được trí tưởng tượng của các nhà nghiên cứu, nhà khoa học và nhà văn trong hơn một thế kỷ. Kể từ khi Giovanni Schiaparelli (và sau này, Percival Lowell) phát hiện ra thứ mà họ tin là là Mart Mart Canals, vào thế kỷ 19, con người đã mơ ước một ngày nào đó sẽ gửi sứ giả đến Hành tinh Đỏ với hy vọng tìm thấy một nền văn minh và gặp gỡ người sao Hỏa bản địa.
Trong khi Mariner và Tên ông vua các chương trình của thập niên 1960 và 70 đã phá vỡ quan niệm về một nền văn minh sao Hỏa, nhiều dòng bằng chứng đã xuất hiện cho thấy sự sống có thể tồn tại trên sao Hỏa như thế nào. Nhờ một nghiên cứu mới, chỉ ra rằng Sao Hỏa có thể có đủ khí oxy bị khóa bên dưới bề mặt của nó để hỗ trợ các sinh vật hiếu khí, lý thuyết cho rằng sự sống có thể vẫn tồn tại ở đó đã được đưa ra một tăng.
Nghiên cứu, gần đây đã xuất hiện trên tạp chí Khoa học tự nhiên, được dẫn dắt bởi Vlada Stamenkovic, một nhà khoa học Trái đất & hành tinh và một nhà vật lý lý thuyết từ Phòng thí nghiệm Động cơ phản lực của NASA. Ông được tham gia bởi nhiều thành viên của JPL và Khoa Khoa học Địa chất và Hành tinh tại Viện Công nghệ California (Caltech).
Nói một cách đơn giản, vai trò khả dĩ mà khí oxy có thể đóng trên Sao Hỏa trong lịch sử ít được chú ý. Điều này là do thực tế là oxy chiếm một tỷ lệ rất nhỏ trong bầu khí quyển Mars Mars, chủ yếu bao gồm carbon dioxide và metan. Tuy nhiên, bằng chứng địa hóa từ thiên thạch sao Hỏa và đá giàu mangan trên bề mặt của nó đã cho thấy mức độ oxy hóa cao.
Đây có thể là kết quả của nước tồn tại trên sao Hỏa trong quá khứ, điều này cho thấy oxy có vai trò trong sự phong hóa hóa học của lớp vỏ sao Hỏa. Để khám phá khả năng này, Stamenkovi và nhóm của ông đã xem xét hai mẩu bằng chứng được thu thập bởi Tò mò rover Đầu tiên là bằng chứng hóa học từ dụng cụ Curiosity từ Chemistry và Mineralogy (CheMin), đã xác nhận mức độ oxy hóa cao trong các mẫu đá của sao Hỏa.
Thứ hai, họ đã tham khảo bằng chứng thu được bởi Mars Express, Radar tiên tiến trên sao Hỏa cho thiết bị âm thanh dưới bề mặt và tầng điện ly (MARSIS), chỉ ra sự hiện diện của nước bên dưới vùng cực nam Mars Mars. Sử dụng dữ liệu này, nhóm nghiên cứu bắt đầu tính toán lượng oxy có thể tồn tại trong các lớp trầm tích dưới bề mặt và liệu điều này có đủ để duy trì các sinh vật hiếu khí hay không.
Họ bắt đầu bằng cách phát triển một khung nhiệt động toàn diện để tính độ hòa tan của O² trong nước muối lỏng (nước muối và các khoáng chất hòa tan khác) trong điều kiện sao Hỏa. Đối với những tính toán này, họ cho rằng nguồn cung cấp O² là bầu khí quyển Mars, có thể tiếp xúc với môi trường bề mặt và dưới bề mặt - và do đó, có thể chuyển nhượng được.
Tiếp theo, họ đã kết hợp khung hòa tan này với mô hình lưu thông chung trên sao Hỏa (GCM) để xác định tốc độ hàng năm mà O² sẽ hòa tan trong nước muối - tạo ra các khoản phụ cấp cho điều kiện nhiệt độ và áp suất cục bộ trên sao Hỏa ngày nay. Điều này cho phép họ ngay lập tức phát hiện ra khu vực nào có khả năng duy trì mức độ hòa tan O² cao nhất.
Cuối cùng, họ đã tính toán những thay đổi trong lịch sử và tương lai trong tính xiên của Mars Mars để xác định cách phân phối môi trường hiếu khí phát triển trong 20 triệu năm qua và cách chúng có thể thay đổi trong 10 triệu năm tới. Từ đó, họ nhận thấy rằng ngay cả trong những trường hợp xấu nhất, vẫn có đủ oxy trong đá sao Hỏa và hồ chứa dưới lòng đất để hỗ trợ các sinh vật vi khuẩn hiếu khí. Như Stamenkovic đã nói với Tạp chí Vũ trụ:
Kết quả của chúng tôi là oxy có thể được hòa tan trong các nước muối khác nhau trong điều kiện sao Hỏa hiện đại ở nồng độ lớn hơn nhiều so với các vi khuẩn hiếu khí cần để thở. Chúng ta chưa thể đưa ra những tuyên bố liên quan đến tiềm năng của nước ngầm, nhưng kết quả của chúng ta có thể ám chỉ sự tồn tại của nước lạnh tác động lên đá tạo thành oxit mangan, được quan sát thấy với MSL.
Từ tính toán của họ, họ phát hiện ra rằng hầu hết các môi trường dưới bề mặt trên Sao Hỏa vượt quá mức oxy cần thiết cho hô hấp hiếu khí (~ 10 ^? 6 mol m ^? 3) lên đến 6 bậc độ lớn. Điều này tương xứng với mức oxy trong các đại dương Trái đất ngày nay và cao hơn so với những gì tồn tại trên Trái đất trước Sự kiện Oxy hóa vĩ đại khoảng 2,35 tỷ năm trước (10 ^? 13 đùa10 ^? 6 mol m ^? 3).
Những phát hiện này chỉ ra rằng sự sống vẫn có thể tồn tại trong các mỏ nước mặn dưới lòng đất và đưa ra lời giải thích cho sự hình thành của các loại đá bị oxy hóa cao. Theo ông Stamenkovic, nhóm nghiên cứu về sức khỏe của MSL đã phát hiện ra các oxit mangan thường chỉ hình thành khi đá tương tác với các loại đá bị oxy hóa cao. Vì vậy, kết quả của chúng tôi có thể giải thích những phát hiện này nếu có nước muối mát và nồng độ oxy tương đương hoặc lớn hơn ngày nay trong khi đá bị thay đổi.
Họ cũng kết luận rằng có thể có nhiều địa điểm xung quanh các vùng cực nơi tồn tại nồng độ O² cao hơn, đủ để hỗ trợ sự tồn tại của các sinh vật đa bào phức tạp hơn như bọt biển. Trong khi đó, môi trường có độ hòa tan trung gian có thể sẽ xảy ra ở những khu vực thấp hơn gần xích đạo có áp lực bề mặt cao hơn - như Hellas và Amazonis Planitia, và Ả Rập và Tempe Terra.
Từ tất cả những điều này, những gì bắt đầu xuất hiện là một bức tranh về cách sự sống trên sao Hỏa có thể di cư dưới lòng đất, thay vì đơn giản biến mất. Khi bầu khí quyển dần bị tước đi và bề mặt nguội đi, nước bắt đầu đóng băng và di chuyển vào lòng đất và dưới lòng đất, nơi có đủ oxy để hỗ trợ các sinh vật hiếu khí độc lập với quang hợp.
Mặc dù khả năng này có thể dẫn đến những cơ hội mới trong quá trình tìm kiếm sự sống trên Sao Hỏa, nhưng việc tìm kiếm nó có thể rất khó khăn (và không thể tìm thấy). Để bắt đầu, các nhiệm vụ trước đã tránh các khu vực trên Sao Hỏa với nồng độ nước vì sợ làm ô nhiễm chúng với vi khuẩn Trái đất. Do đó, tại sao các nhiệm vụ sắp tới như NASASao Hỏa 2020 rover sẽ được tập trung vào việc thu thập các mẫu đất bề mặt để tìm kiếm bằng chứng của kiếp trước.
Thứ hai, trong khi nghiên cứu này đưa ra khả năng sự sống có thể tồn tại trong các bộ đệm dưới mặt đất trên Sao Hỏa, nó không kết luận một cách thuyết phục rằng sự sống vẫn tồn tại trên Hành tinh Đỏ. Nhưng như Stamenkovic đã chỉ ra, nó mở ra cánh cửa cho nghiên cứu mới thú vị và có thể thay đổi căn bản cách chúng ta nhìn vào Sao Hỏa:
Đây là ngụ ý rằng chúng ta vẫn còn rất nhiều điều để tìm hiểu về tiềm năng sự sống trên Sao Hỏa, không chỉ là quá khứ mà còn là hiện tại. Rất nhiều câu hỏi vẫn còn bỏ ngỏ, nhưng công việc này cũng mang đến hy vọng khám phá tiềm năng tồn tại của sự sống trên Sao Hỏa ngày nay - tập trung vào hô hấp hiếu khí, một điều rất bất ngờ.
Một trong những ý nghĩa lớn nhất của nghiên cứu này là cách nó cho thấy sao Hỏa có thể tiến hóa sự sống trong những điều kiện khác với những điều kiện trên Trái đất. Thay vì các sinh vật kỵ khí phát sinh trong môi trường độc hại và sử dụng quang hợp để tạo ra oxy (làm cho bầu khí quyển phù hợp với các sinh vật hiếu khí), sao Hỏa có thể lấy oxy qua đá và nước để duy trì các sinh vật hiếu khí trong môi trường lạnh từ Mặt trời.
Nghiên cứu này cũng có thể có ý nghĩa trong việc tìm kiếm sự sống ngoài Trái đất. Trong khi các vi khuẩn dưới mặt đất lạnh, các ngoại hành tinh được khử ẩm có vẻ không giống như định nghĩa lý tưởng về thói quen có thể sống được đối với chúng tôi, nó tạo ra một cơ hội tiềm năng để tìm kiếm sự sống như chúng ta không phải biết nó. Rốt cuộc, việc tìm kiếm sự sống ngoài Trái đất sẽ là đột phá, bất kể nó ở dạng nào.
