Trong nhiều thập kỷ, các nhà khoa học đã tin rằng có thể có sự sống bên dưới bề mặt băng giá của sao Mộc Jupiter mặt trăng Europa. Kể từ thời điểm đó, nhiều dòng bằng chứng đã xuất hiện cho thấy nó không đơn độc. Thật vậy, trong Hệ Mặt Trời, có rất nhiều thế giới đại dương, có thể có khả năng tổ chức sự sống, bao gồm Ceres, Ganymede, Enceladus, Titan, Dione, Triton và thậm chí có thể là Sao Diêm Vương.
Nhưng điều gì sẽ xảy ra nếu các yếu tố cho cuộc sống như chúng ta biết nó không đủ phong phú trên các thế giới này? Trong một nghiên cứu mới, hai nhà nghiên cứu từ Trung tâm vật lý thiên văn Harvard Smithsonian (CfA) đã tìm cách xác định liệu trên thực tế có thể có sự khan hiếm các yếu tố sinh học trên thế giới đại dương hay không. Kết luận của họ có thể có ý nghĩa rất rộng đối với sự tồn tại của sự sống trong Hệ Mặt trời và hơn thế nữa, chưa kể đến khả năng nghiên cứu về nó.
Nghiên cứu có tiêu đề Cuộc sống ngoài trái đất bị ngăn chặn trên thế giới đại dương dưới lòng đất do sự yếu kém của các yếu tố sinh học? gần đây đã xuất hiện trực tuyến. Nghiên cứu được dẫn dắt bởi Manasvi Lingam, một nghiên cứu sinh sau tiến sĩ tại Viện Lý thuyết và Tính toán (ITC) tại Đại học Harvard và CfA, với sự hỗ trợ của Abraham Loeb - giám đốc của ITC và Frank B. Baird, Jr. Khoa học tại Harvard.
Trong các nghiên cứu trước đây, các câu hỏi về khả năng cư trú của mặt trăng và các hành tinh khác có xu hướng tập trung vào sự tồn tại của nước. Điều này đã đúng khi nói về nghiên cứu các hành tinh và mặt trăng trong Hệ Mặt trời, và đặc biệt đúng khi nói về nghiên cứu các hành tinh ngoài mặt trời. Khi họ tìm thấy các ngoại hành tinh mới, các nhà thiên văn học đã chú ý đến việc liệu hành tinh này có nằm trong quỹ đạo nghi vấn trong khu vực có thể ở sao hay không.
Đây là chìa khóa để xác định liệu hành tinh có thể hỗ trợ nước lỏng trên bề mặt của nó hay không. Ngoài ra, các nhà thiên văn học đã cố gắng thu được quang phổ từ các ngoại hành tinh đá để xác định xem liệu mất nước có xảy ra từ bầu khí quyển của nó hay không, bằng chứng là sự hiện diện của khí hydro. Trong khi đó, các nghiên cứu khác đã cố gắng xác định sự hiện diện của các nguồn năng lượng, vì điều này cũng rất cần thiết cho cuộc sống như chúng ta biết.
Ngược lại, Tiến sĩ Lingam và Giáo sư Loeb đã xem xét sự tồn tại của sự sống trên các hành tinh đại dương có thể phụ thuộc vào sự sẵn có của các chất dinh dưỡng hạn chế (LN). Trong một thời gian, đã có một cuộc tranh luận đáng kể về việc các chất dinh dưỡng nào là thiết yếu đối với sự sống ngoài Trái đất, vì các yếu tố này có thể thay đổi từ nơi này sang nơi khác và theo thời gian. Như Lingam đã nói với Tạp chí Không gian qua email:
Danh sách các yếu tố thường được chấp nhận phổ biến cho sự sống vì chúng ta biết nó bao gồm hydro, oxy, carbon, nitơ và lưu huỳnh. Ngoài ra, một số kim loại vi lượng (ví dụ sắt và molypden) cũng có thể có giá trị đối với sự sống như chúng ta biết, nhưng danh sách các kim loại vi lượng sinh học có mức độ không chắc chắn và biến đổi cao hơn.
Với mục đích của họ, Tiến sĩ Loeb đã tạo ra một mô hình sử dụng các đại dương Trái đất để xác định cách thức các nguồn và chìm - tức là các yếu tố thêm hoặc làm cạn kiệt các yếu tố LN vào đại dương, tương ứng - có thể tương tự như trên thế giới đại dương. Trên trái đất, các nguồn của các chất dinh dưỡng này bao gồm các nguồn lưu huỳnh (từ các dòng sông), các nguồn khí quyển và băng hà, với năng lượng được cung cấp bởi ánh sáng mặt trời.
Trong số các chất dinh dưỡng này, họ đã xác định rằng chất quan trọng nhất sẽ là phốt pho và kiểm tra mức độ dồi dào của các yếu tố này và các yếu tố khác trên thế giới đại dương, nơi có điều kiện rất khác nhau. Như Tiến sĩ Lingam giải thích, thật hợp lý khi cho rằng trên các thế giới này, sự tồn tại tiềm năng của sự sống cũng sẽ đi xuống cân bằng giữa dòng chảy ròng (nguồn) và dòng chảy ròng (chìm).
Nếu các phần chìm chiếm ưu thế hơn nhiều so với các nguồn, nó có thể chỉ ra rằng các phần tử sẽ bị cạn kiệt tương đối nhanh chóng. Ngoài ra, để ước tính cường độ của các nguồn và chìm, chúng tôi đã rút ra kiến thức về Trái đất và kết hợp nó với các thông số cơ bản khác của các thế giới đại dương này như độ pH của đại dương, kích thước của thế giới, v.v. / mô hình lý thuyết.
Trong khi các nguồn khí quyển sẽ không có sẵn cho các đại dương bên trong, Tiến sĩ Loeb đã xem xét sự đóng góp của các lỗ thông thủy nhiệt. Đã có nhiều bằng chứng cho thấy những thứ này tồn tại trên Europa, Enceladus và các thế giới đại dương khác. Họ cũng đã xem xét các nguồn phi sinh học, bao gồm các khoáng chất được lọc từ đá bởi mưa trên Trái đất, nhưng sẽ bao gồm sự phong hóa của đá bởi các đại dương bên trong mặt trăng.
Cuối cùng, những gì họ tìm thấy là, không giống như nước và năng lượng, việc hạn chế chất dinh dưỡng có thể bị hạn chế khi nói đến thế giới đại dương trong Hệ Mặt trời của chúng ta:
Chúng tôi nhận thấy rằng, theo các giả định trong mô hình của chúng tôi, phốt pho, một trong những nguyên tố sinh học, đã cạn kiệt trong thời gian nhanh (theo tiêu chuẩn địa chất) trên thế giới đại dương có đại dương hoặc kiềm trong tự nhiên và có hoạt động thủy nhiệt (tức là hệ thống thông gió thủy nhiệt ở đáy đại dương). Do đó, công việc của chúng tôi cho thấy rằng sự sống có thể tồn tại ở nồng độ thấp trên toàn cầu trong các thế giới đại dương này (hoặc chỉ hiện diện trong các mảng địa phương), và do đó có thể không dễ dàng phát hiện ra.
Điều này tự nhiên có ý nghĩa đối với các nhiệm vụ dành cho Europa và các mặt trăng khác trong Hệ Mặt trời bên ngoài. Chúng bao gồm NASAEuropa clip Nhiệm vụ, hiện đang được lên kế hoạch để khởi động từ năm 2022 đến 2025. Thông qua một loạt các con ruồi của Europa, tàu thăm dò này sẽ cố gắng đo các dấu ấn sinh học trong hoạt động tạo ra từ bề mặt mặt trăng.
Các nhiệm vụ tương tự đã được đề xuất cho Enceladus và NASA cũng đang xem xét nhiệm vụ của Dragon Dragonfly để khám phá bầu không khí, hồ nước và khí mê-tan Titan. Tuy nhiên, nếu nghiên cứu của Tiến sĩ Loeb, là chính xác, thì khả năng các sứ mệnh này tìm thấy bất kỳ dấu hiệu nào của sự sống trên một thế giới đại dương trong Hệ Mặt Trời là khá mong manh. Tuy nhiên, như Lingam đã chỉ ra, họ vẫn tin rằng những nhiệm vụ như vậy nên được gắn kết.
Mặc dù mô hình của chúng tôi dự đoán rằng các sứ mệnh không gian trong tương lai tới các thế giới này có thể có cơ hội thành công thấp trong việc phát hiện sự sống ngoài trái đất, chúng tôi tin rằng các nhiệm vụ như vậy vẫn đáng để theo đuổi, ông nói. Điều này là bởi vì họ sẽ cung cấp một cơ hội tuyệt vời để: (i) kiểm tra và / hoặc làm sai lệch các dự đoán chính của mô hình của chúng tôi và (ii) thu thập thêm dữ liệu và cải thiện hiểu biết của chúng ta về thế giới đại dương và các chu trình hóa sinh của chúng.
Ngoài ra, như giáo sư Loeb đã chỉ ra qua email, nghiên cứu này đã tập trung vào cuộc sống của người dùng vì chúng ta biết nó là LỚN. Nếu một sứ mệnh đến những thế giới này đã tìm thấy nguồn sống ngoài Trái đất, thì nó sẽ chỉ ra rằng sự sống có thể phát sinh từ những điều kiện và yếu tố mà chúng ta không quen thuộc. Như vậy, việc khám phá Europa và các thế giới đại dương khác không chỉ được khuyến khích mà còn cần thiết.
Bài báo của chúng tôi cho thấy các yếu tố cần thiết cho hóa học của sự sống như chúng ta biết, chẳng hạn như phốt pho, bị cạn kiệt trong các đại dương dưới đáy biển, ông nói. Kết quả là, cuộc sống sẽ đầy thách thức ở các đại dương bị nghi ngờ tồn tại dưới lớp băng bề mặt của Europa hoặc Enceladus. Nếu các sứ mệnh trong tương lai xác nhận mức độ phốt pho cạn kiệt nhưng vẫn tìm thấy sự sống ở các đại dương này, thì chúng ta sẽ biết về một con đường hóa học mới cho sự sống ngoài con đường trên Trái đất.
Cuối cùng, các nhà khoa học buộc phải thực hiện phương pháp tiếp cận trái cây treo thấp của Hồi giáo khi tìm kiếm sự sống trong Vũ trụ. Cho đến khi chúng ta tìm thấy sự sống ngoài Trái đất, tất cả những phỏng đoán được giáo dục của chúng ta sẽ dựa trên cuộc sống như nó tồn tại ở đây. Tôi có thể tưởng tượng ra một lý do tốt hơn để ra khỏi đó và khám phá Vũ trụ hơn thế này!
