Những người láng giềng tốt bụng trên sao hỏa

Hình minh họa: Những người láng giềng tốt bụng trên sao hỏa. Bách Khoa Tri Thức

(Nguồn ảnh: Internet)

Những người láng giềng tốt bụng trên sao hỏa

Sau khi máy thăm dò sao Hỏa mà Nga bỏ ra hàng trăm triệu USD để chế tạo trở thành cát bụi sau một tiếng nổ lớn, thiết bị thăm dò sao Hỏa của Mỹ củng lên đường đi chinh phục sao Hỏa. Từ cuối năm 1996, vấn để sao Hỏa và sự sống trên sao Hỏa đã trở thành vấn đế nóng gây xôn xao dư luận.

Sao Hỏa

Khoảng 4,6 tỉ năm trước, khi Hệ Mặt Trời bắt đầu hình thành thì Trái Đất và sao Hỏa cũng được ra đời gần như đồng thời. Hiện nay, bề mặt sao Hỏa mà chúng ta quan sát được đều bị bao phủ bởi sa mạc và nham thạch, thế nhưng Sao Hỏa đã từng là một hành tinh có biển và khí hậu ấm nóng. Vậy thì, trên sao Hỏa đã từng xuất hiện sự sống chưa? Hay nói cách khác có thể có sự sống ở hành tinh này không?

Về vấn đề sự sống của Trái Đất, khoảng hơn 3 tỉ năm trước, trong môi trường nước đã xuất hiện một số hợp chất hữu c ơ phân tử thấp như axit amin, hạt nhân axit bazơ... Các hợp chất này phát triển thành các hợp chất cao phân tử như protein, axit nucleic. Các hợp chất hữu c ơ mà trung tâm là các hợp chất cacbon thông qua một loạt các phản ứng và bắt đầu làm xuất hiện sự sống. Các nhà khoa học thường cho rằng bầu khí quyển nguyên thủy của Trái Đất chủ yếu là cacbon oxit, cacbonic, nitơ và hơi nước. Rất nhiều nhà khoa học đã áp dụng phương pháp thí nghiệm tương tự như “Thí nghiệm Miller” nổi tiếng năm 1953 để tạo ra được nhiều loại axit amin và hạt nhân bazơ.

Khác với những kết quả của những thí nghiệm trên, một số nghiên cứu lại chứng minh, rằng, nơi bắt đầu sự sống nguyên thủy của Trái Đất là ở nguồn nước nóng dưới đáy biển. Thế nhưng về vấn đề sự sống bắt đầu, các hợp chất cao phân tử quan trọng nhất và cũng là không thể thiếu như axit amin, protein... cùng với các chất cấu tạo nên tế bào, đặc biệt là màng tế bào, rốt cuộc đã được hình thành như thế nào cho đến nay vẫn là một dấu hỏi lớn.

Có thể có sự sống trên sao Hỏa không?

Người ta cho rằng, sau khi hình thành một thời gian, quá trình biến đổi phát triển của sao Hỏa có nhiều điểm tương đồng với Trái Đất, cũng từng có biển, có những dòng sông cuồn cuộn chảy và những ngọn núi lửa phun trào. Những tàn tích thu được trên bề mặt sao Hỏa có thể cho thấy rõ những điều này, một trong những vật chứng hùng hồn đó chính là địa hình bãi cát hình “giọt lệ” được hình thành từ những dòng nước.

Các nhà khoa học từng làm thí nghiệm như sau: cho dòng phần tử proton trong tia vũ trụ qua máy gia tốc và chiếu lên bẩu khí quyển nguyên thủy của sao Hỏa, đó là một hỗn hợp khí bao gồm oxit cacbon, cacbon đioxit, khí nito và nước, sau đó phân tích các thành phần chính được sinh ra. Thí nghiệm đã cho thấy sản sinh thêm nhiều loại axit amin: axit amino acetic, axit amino propanoic, axit Aspartic... Phán đoán căn cứ theo kết quả của thí nghiệm này, môi trường nguyên thủy của sao Hỏa hoàn toàn đẳy đủ điều kiện để sinh ra sự sổng giống như Trái Đất.

Vậy trên sao Hỏa đã từng xuất hiện sự sống như thế nào? Hãy thử lấy tình hình Trái Đất làm ví dụ để làm rõ hơn. Từ khi bắt đầu hình thành khoảng hơn 4 tỉ năm trước, trải qua hơn 1 tỉ năm biến đổi, sự sống trên Trái Đất được hình thành. Sự sống nguyên thủy này có thể là các vi khuẩn giản đơn mang tế bào có nhân nguyên thủy (prokaryote), cũng tức là chúng đã mang các gen có những thông tin di truyền ít nhất có thể để phục vụ cho việc sinh sản duy trì nòi giống. Chúng đã dùng màng tế bào bọc lượng enzyme ít ỏi của mình lại để thay thế năng lượng tạo thành một thứ có kết cấu đơn giản. Sau đó lại tiếp tục trải qua hơn 2 tỉ năm, những sự sống giản đơn này mới có thể tiến hóa thành những tế bào có nhân thực sự (Eukaryote).

Quá trình này trên sao Hỏa sẽ diễn ra như thế nào? Như đã nói ở trên, khoảng 1 tỉ năm sau khi sao Hỏa hình thành, trên sao Hỏa nguyên thủy cũng có biển và bầu khí quyển ẩm ướt và ấm nóng. Vì thế không khó lý giải tại sao trên sao Hỏa cũng xuất hiện những sinh vật giản đơn nguyên thủy như trên Trái Đất. Dĩ nhiên, vùng nước nóng ở đáy biển cũng có thể là nơi bắt đầu sự sống đầu tiên trên sao Hỏa. Thế nhưng, sau đó sao Hỏa bắt đầu “lạnh dần”, sự phát triển của sự sống cũng chậm dẩn. Hiện nay chúng ta cũng không chắc chắn trên sao Hỏa thực sự có từng xuất hiện những tế bào có nhân thực sự hay không. Nếu như quá trình “lạnh dẩn” của sao Hỏa chậm lại bất thường, những tế bào có nhân thực sự, các sinh vật loài tảo có thể tiến hành quang hợp có khả năng phát triển được. Nếu quá trình “lạnh dán” ấy đột ngột tăng nhanh, thì nước ở dạng thể lỏng trên sao Hỏa sẽ dẩn biến mất, như thế không nói gì đến các tế bào có nhân thực sự, các tế bào có nhân nguyên thủy có thể xuất hiện hay không cũng rất khó khẳng định.

Từ đó có thể nói, giải quyết được vấn để sao Hỏa bắt đầu “lạnh dần” từ khi nào và bằng cách nào chính là chìa khóa cho bí ẩn về sự sống trên sao Hỏa. Trên bể mặt sao Hỏa tồn tại một lượng lớn superoxide, trên sao Hỏa cũng có nước, qua phản ứng hóa học sẽ sinh ra oxy, sao Hỏa có lẽ đã từng hình thành sự sống với hình thức hô hấp oxy, vì thế chúng ta không nên coi nhẹ khả năng trên sao Hỏa đã từng xuất hiện những sinh vật tương đối phức tạp.

Hiện nay, mấu chốt để gỡ giải thắc mắc này nằm ở những tài liệu nghiên cứu vẫn chưa đầy đủ. Trong tương lai không xa, qua những nghiên cứu thám hiểm trên sao Hỏa nhất định sẽ làm rõ được những vấn để trên.

Khả năng có sự sống trên sao Hỏa hiện nay có lớn không?

Con người trực tiếp nghiên cứu thăm dò sự sống trên sao Hỏa vào năm 1976, thiết bị thăm dò sao Hỏa Viking lần đầu tiên được phóng cũng đã cách đây gần 40 năm. Đáng tiếc rằng khi đó Viking đã phủ định sự sống tồn tại trên sao Hỏa. Từ những hình ảnh bề mặt sao Hỏa mà Viking chụp được, chúng ta thấy toàn bộ sao Hỏa đều bị bao phủ bởi một màu nâu đỏ, những mảnh nham thạch đường kính khoảng 40 cm có ở khắp nơi, không hề thấy một chút màu xanh nào. Bầu trời bao phủ một màu đỏ rực như những chiểu hoàng hôn trên Trái Đất.

Trên sao Hỏa có tồn tại sự sống hay không, hiện nay không ai có thể quả quyết chắc chắn. Nhưng ngoài Trái Đất, trong các hành tinh trong hệ mặt trời thì sao Hỏa là có nhiều khả năng tồn tại sự sống nhất. Quan điểm này xuất phát từ việc trên sao Hỏa có nước. Phần trước cũng đã nhắc đến trên sao Hỏa từng tồn tại biển, vậy nước đã đi đâu hết rồi? Nếu muốn trả lời rõ ràng cho cầu hỏi này thì hiện nay chúng ta vẫn chưa có đủ tài liệu căn cứ để khẳng định. Tuy nhiên một trong những đáp án đó là ở cực quan của sao Hỏa ít nhất cũng vẫn có băng, ở hai cực Nam Bắc của sao Hỏa có cực quan tính theo mùa được hình thành vào mùa đông và cực quan tồn tại nhiêu năm. Cực quan mang tính theo mùa đều được hình thành do CO2 trong bầu khí quyển ngưng tụ, còn cực quan tồn tại nhiều năm lại hình thành do nước lạnh đóng băng. Đường kính cực quan phía bắc của sao Hỏa là 1000 km đến 2000 km, độ dày từ 4 đến 6 km, mở rộng đến gần 75 độ vĩ bắc. Cực quan phía Nam nhỏ hơn, đường kính khoảng 300 đến 700 km, độ dày khoảng 1000 đến 2000 m, nằm phía trên 86 độ vĩ nam. Người ta cho rằng, dưới cực quan là những tầng băng được hình thành từ rất lâu, nếu như tổng lượng băng đó tan ra thành nước thì có thể bao phủ cả sao Hỏa, độ sâu có thể đạt 6 đến 500 m. Đây thực sự là một điều đáng kinh ngạc. Dù không có tài liệu nào nói trên bề mặt sao Hỏa có nước ở thể lỏng. Tuy nhiên, sao Hỏa giống với Trái Đất, đều có trục quay nghiêng (góc nghiêng của trái đất là 23,5 độ, góc nghiêng của sạo Hỏa là 25,2 độ). Vì thế một năm đều có khí hậu bốn mùa thay đổi, xung quanh lớp băng cực quan sẽ hoặc tan chảy hoặc đóng băng. Theo những quan sát ghi lại từ Viking, người ta đã phát hiện sương giá bao phủ bề mặt sao Hỏa. Như thế trong khoảng thời gian đó tạm thời xuất hiện nước ở thể lỏng. Vì thế có thể dự đoán rằng có một số loại sinh vật nào đó sinh tồn đến ngày nay.

Nếu sao Hỏa có sự sống, vậy sự sống đó như thế nào?

Các nhà khoa học đã từng mô phỏng môi trường sao Hỏa để làm một môi trường thí nghiệm sao Hỏa thu nhỏ, cho rất nhiều các loại sinh vật vào trong đó để tiến hành thí nghiệm. Đối với các sinh vật đa dạng trên trái đất, đương nhiên những động thực vật lớn không thể tiến hành thí nghiệm này, thông thường thì sẽ sử dụng những vi sinh vật để làm thí nghiệm, trong đó ngoài nấm và vi khuẩn có đầy trong không gian xung quanh chúng ta, còn có một số vi sinh vật “hạn chế” chỉ có thể sống trong một số môi trường đặc biệt như nhiệt độ cao hoặc nhiệt độ thấp, hoặc môi trường không có không khí..., cũng tức là cố gắng sử dụng những vi sinh vật có tính phổ biến để tiến hành thí nghiệm.

Kết quả thí nghiệm sinh tồn đã cho thấy, từ bào tử trực khuẩn subtilis, bào tử khuẩn Aureobasidium pullulans cho đến các vi khuẩn yếm khí và các loại tảo đều có khả năng sinh tồn rất lớn trong thiết bị ở thí nghiệm này. Nhằm tìm hiểu vấn đề làm thế nào các vi sinh vật sinh sống được dưới tầng băng bao phủ ở cực quan sao Hỏa, các nhà khoa học đã dùng băng được tạo nền từ chất khí trong bầu khí quyển sao Hỏa bao phủ lên bào tử trực khuẩn subtilis, sau đó dùng tia tử ngoại và tia vũ trụ chiếu xạ với liều lượng đạt trên 2000 năm, chúng hầu hết đều không sao. Căn cứ thí nghiệm này có thể dự đoán, trong môi trường sao Hỏa hiện nay, một số loài vi sinh vật có khả năng tồn tại và cũng có khả năng sinh sản, phát triển, cho dù không thể sinh sản thì khả năng sinh tồn của nó cũng khá cao.

Nên tìm sự sống ở đâu trên sao Hỏa?

Nói đến vấn đề tìm kiếm sự sống trên sao Hỏa, trước hết phải xét đến niên đại địa chất và địa hình của sao Hỏa. Khoảng 3,5 đến 4 tỉ năm trước, sao Hỏa giống như Trái Đất cũng có biển, sau đó “lạnh đi” trở thành hành tinh băng lạnh lẽo như ngày nay. Vì thế nếu sao Hỏa có tồn tại sự sống nào đó thì sẽ vào trước thời kì trở “lạnh đi”. Ngày nay có ý kiến cho rằng, chính trong giai đoạn này, Trái Đất cũng xuất hiện sự sống đầu tiên, những sinh vật đơn bào bắt đầu xuất hiện.

Vậy nên đến nơi nào trên sao Hỏa để tìm kiếm sự sống là thích hợp nhất? Trong địa hình sao Hỏa, khu vực có ít miệng núi lửa ở phía bắc bán cẩu sao Hỏa là nơi địa tầng khá mới, hình thành sau khi xuất hiện sự sống. Quan sát từ niên đại địa chất, khoảng 4 đến 3 tỉ năm trước, những cao nguyên hình thành ở nam bán cẩu sao Hỏa từ 3 đến 4 tỷ năm trước được tạo thành từ địa tầng lâu năm. Vì thế, muốn tìm kiếm sự sống trên sao Hỏa trước hết phải tìm kiếm ở những khu vực có địa hình lâu năm như thế, đặc biệt là những nơi bị dòng nước làm xói mòn như thung lũng “Valles Marineris”. May mắn là trên sao Hỏa không có sự vận động địa chất như trên Trái Đất, những lớp địa tầng lâu năm vẫn nguyên như vậy. Tuy nhiên, khả năng tìm thấy sự sống ở những khu vực này không cao, mục đích chủ yếu là tìm kiếm những hóa thạch nhỏ của những sinh vật nguyên thủy ở đây. Nếu muốn tìm kiếm sinh vật đang sinh sống trên sao Hỏa thì nên tìm ở khu vực xung quanh cực quan sao Hỏa và tầng đất đóng băng có nước vĩnh cửu sâu dưới mặt đất.

Để cho những sinh vật kiểu Trái Đất sinh tồn, thì nước là điều kiện không thể thiếu. Theo những kết quả thu được từ thí nghiệm ở trên có thể suy đoán, hiện nay, nếu trong môi trường sao Hỏa có nước thì những vi sinh vật yếm khí và những vi khuẩn có tác dụng quang hợp nguyên thủy ở nhiệt độ thấp hoàn toàn có khả năng tồn tại ở đây, hoặc có thể chúng vẫn đang trong quá trình tiến hóa chậm chạp.

Sử dụng phương pháp tìm kiếm nào tốt hơn?

Năm 1976, Mỹ tiến hành “kế hoạch Viking”, tàu thám hiểm Viking 1 đã đáp xuống bình nguyên Platinia, và Viking 2 đã đổ bộ xuống bình nguyên Utopia trên sao Hỏa, tiến hành tìm kiếm sự sống trên sao Hỏa. Mục đích tìm kiếm của tàu thăm dò Viking lần này là tìm kiếm những dấu hiệu của sự sống trên bề mặt sao Hỏa. Nhưng đáng tiếc là Viking không thể phát hiện được dấu vết gì của sự sống ở nơi đầy. Thế nhưng nó đã tìm được tất cả những nguyên tố cần thiết giúp duy trì sự sống ở sao Hỏa, điều này có ý nghĩa rất lớn. Khi đó, để tiến hành tìm kiếm sự sống trên sao Hỏa, Viking được trang bị kĩ thuật hiện đại tiên tiến nhất lúc bấy giờ. Tuy nhiên đến bây giờ vẫn cẩn phải cải tiến nhiều hơn. Ngày nay, đã có phương pháp đặc biệt để giải quyết những dấu hỏi còn để ngỏ trong thí nghiệm Viking: đó chính là biện pháp kết hợp kính hiển vi huỳnh quang và phương pháp xử lí hình ảnh. Trong điều kiện thích hợp, sử dụng một loại chất hóa học nào đó có thể sinh ra các loại vật chất có thể xảy ra phản ứng enzyme với sinh vật và phát ra huỳnh quang (đây chính là nguyên lý khiến sinh vật phát ra huỳnh quang). Đưa chất hóa học này vào trong đất thí nghiệm, sau khi để khoảng vài phút thì lấy kính hiển vi huỳnh quang quan sát, nếu có tồn tại sinh vật thì sẽ xuất hiện huỳnh quang. Phương pháp này thao tác tiến hành rất giản đơn mà kết quả lại đáng tin cậy. Nếu áp dụng đối với đất trên Trái Đất thì có thể kiểm tra được từng tế bào vi sinh vật. Nếu tiến hành thêm một bước chọn lựa điều kiện nhiễm còn có thể dễ dàng phân biệt được sinh vật còn sống hay đã chết, nếu là đã chết còn có thể tiến hành phân tích ở nhiều mức độ khác nhau. Phương pháp này không cần phải thêm dịch dinh dưỡng để nuôi dưỡng, chăm sóc gì, rất thích hợp cho việc tìm kiếm những sự sống chưa được biết đến. Một lợi ích khác của phương pháp này là có thể đưa chất thí nghiệm trở về trạng thái ban đầu để tiến hành phân tích, có thể đồng thời tìm hiểu trạng thái sinh học của sinh vật. Nếu sử dụng phối hợp với phương pháp phân tích gen di truyền PCR còn có thể tìm hiểu được sinh vật đó thuộc loại nào. Trong quá trình tìm kiếm sự sống trên sao Hỏa hiện nay và trong tương lai, nên kết hợp áp dụng đồng thời phương pháp đo quang phổ khí và phương pháp phần tích chất lượng mà Viking đã áp dụng với các phương pháp thăm dò trực tiếp như biện pháp xử lí hình ảnh kính hiển vi huỳnh quang và phương pháp phân tích gen di truyền.

Các nhà khoa học gia Cơ quan Vũ trụ châu Âu (ESA) tin rằng đã có và có thể vẫn còn sự sống trên sao Hỏa. "Sao hoả là hành tinh giống Trái Đất nhất trong Thái Dương Hệ của chúng ta", theo lời Agustin Chicarro, khoa học gia của ESA, tuyên bố tại một hội nghị kéo dài một tuần trong đó các nhà khoa học trên khắp thế giới thảo luận về những kết quả của việc nghiên cứu sao Hoả do ESA tiến hành.

Họ đã thấy một biển băng lớn gần đường xích đạo của Sao Hoả được hình thành chưa tới 5 triệu năm trước và tin rằng hoạt động núi lửa vẫn đang tiếp diễn ở điểm cực bắc.

Cuộc thăm dò của ESA, tốn 264 triệu USD, bao gồm 7 dự án khác nhau, kể cả một cuộc phân tích hóa học về bầu không khí của Sao Hỏa khi đo lượng khí CO2, methane và những loại khí khác. Cuộc thí nghiệm cũng cho thấy rằng có thề các chất khí đã có một nguổn gốc hữu cơ, có thể nằm bên dưới bề mặt đóng băng của sao Hỏa.

Vế câu hỏi liệu các nhà khoe học có nghĩ rằng đã có đời sống trên sao Hỏa hay không, 75% tin rằng đã có đời sống dưới hình thức vi khuẩn. Trong khi 25% nghĩ rằng hiện nay vẫn có đời sống trên đó.

Cuộc đổ bộ lên sao Hỏa theo kế hoạch Viking của Mỹ

Trên thực tế, trước khi tiến hành thăm dò sao Hỏa, việc thu thập các tài liệu về “thăm dò sự sống trên Trái Đất từ Vũ Trụ” là cần thiết, cũng chính là dùng các vệ tinh quan sát Trái Đất, quan sát sa mạc và vùng băng giá vĩnh cửu Siberia, kiểm tra thành phần nước và chất hữu cơ trong sa mạc, xác định trạng thái sinh học các sinh vật trong những vùng đất đóng băng lâu năm và độ dày của lớp đất đóng băng đó...Trước mắt, chúng ta phải tiến hành thí nghiệm, để chuẩn bị tốt cho việc thực hiện tìm kiếm sự sống trên sao Hỏa.

Những người láng giềng tốt bụng trên sao hỏa || Bách Khoa Tri Thức || Khám phá thế giới