Dấu hiệu sự sống trên sao Kim gây tranh cãi (Phần 2)

Vào tháng 6/2017, Jane Greaves tại Đại học Cardiff và các đồng nghiệp đã quan sát sao Kim bằng Kính viễn vọng James Clerk Maxwell đặt tại Hawaii. Đây là kính thiên văn quét bầu trời theo bước sóng vô tuyến. Họ đang tìm kiếm khí hiếm hoặc phân tử có thể có nguồn gốc sinh học. Một trong số các dấu hiệu mà họ phát hiện được là dấu hiệu của phosphine, một phân tử hình chóp bao gồm ba nguyên tử hydro liên kết với một nguyên tử phosphine.

Không lâu sau, Greaves liên lạc với Sousa-Silva, người đã dành nhiều năm để tìm hiểu xem liệu phosphine có thể là một dấu hiệu sinh học ngoài hành tinh hay không. Sousa-Silva đã kết luận rằng phosphine có thể là một trong những dấu hiệu của sự sống, mặc dù nghịch lý là nó có thể giết chết mọi sinh vật cần oxy để tồn tại trên Trái đất.

“Tôi thực sự bị cuốn hút bởi tính chất rùng rợn của phosphine trên Trái đất,” bà nói. "Nó là một cỗ máy giết người... và gần như là một dấu hiệu sinh học lãng mạn vì nó là dấu hiệu của cái chết."

Năm 2019, Greaves, Sousa-Silva và các đồng nghiệp tiếp tục theo dõi lần phát hiện phosphine ban đầu bằng cách sử dụng ALMA, một hệ thống kính viễn vọng trên cao nguyên ở Chile. ALMA cũng quan sát bầu trời ở tần số vô tuyến nhưng nhạy cảm hơn kính thiên văn đặt tại Hawaii, và nó có thể phát hiện năng lượng phát ra và hấp thụ bởi bất kỳ phân tử phosphine nào quay trong khí quyển Sao Kim.

Một lần nữa, nhóm nghiên cứu đã phát hiện ra chất phosphine. Lần này, các nhà khoa học có thể khoanh vùng vị trí tín hiệu của phân tử vào vùng xích đạo và tại độ cao giữa 50 và 60 km, nơi nhiệt độ và áp suất không quá khắc nghiệt. Dựa trên cường độ của tín hiệu, nhóm đã tính toán rằng nồng độ phosphine ở đó lên đến 20 phần tỷ, nhiều hơn ít nhất một nghìn lần so với trên Trái đất.

Trong hệ mặt trời, phosphine được tạo ra sâu trong sao Mộc và sao Thổ. Gần lõi của các hành tinh khổng lồ này, nhiệt độ và áp suất đủ cao để tạo ra phân tử phosphine, sau đó nó sẽ bốc lên trong khí quyển. Nhưng trên các hành tinh nhiều đá, nơi các điều kiện ít khắc nghiệt hơn, không có cách nào để tạo ra phosphine khi không có sự sống - nó đòi hỏi quá nhiều năng lượng. Nói cách khác, nếu việc quan sát được phosphine trên sao Kim là chính xác, thì có một thứ gì đó đang liên tục bổ sung phân tử này vào trong bầu khí quyển của hành tinh.

"Sự sống là thứ duy nhất sẽ dồn năng lượng vào việc tạo ra các phân tử này," Sousa-Silva nói. "Còn không, trong vũ trụ, hóa học chỉ xảy ra khi nó thuận lợi về mặt năng lượng."

Dirk Schulze-Makuch - nhà sinh vật học thiên văn ở Đại học Kỹ thuật Berlin, người đã xem xét vấn đề sự sống trong các đám mây của sao Kim, đồng ý rằng có thể có một lời giải thích sinh học cho phosphine trong khí quyển sao Kim. Nhưng ông cho rằng các phản ứng hóa học do ánh sáng hoặc địa chất khác mà chúng ta chưa biết có thể giải thích hiện tượng này. “Sao Kim về cơ bản vẫn là một hành tinh xa lạ", Schulze-Makuch nói. "Có rất nhiều điều chúng ta không hiểu".

Để xác định xem liệu phosphine có thể được tạo ra trên sao Kim trong trường hợp không có sự sống hay không, nhóm nghiên cứu của Sousa-Silva xem xét các kịch bản có núi lửa phun trào, sét đánh dữ dội, các mảng kiến tạo cọ xát với nhau, mưa bismuth (một kim loại có các tính chất hóa học tương tự như asen và antimon) và bụi vũ trụ. Dựa trên các tính toán của nhóm, không có sự kiện nào trong số đó có thể tạo ra phân tử phosphine với lượng lớn như vậy.

“Cho dù đó có phải là sự sống hay không, nó phải là một cơ chế thực sự kỳ lạ. Có điều gì đó kỳ lạ đang xảy ra", Sousa-Silva nói.

Tuy nhiên, John Carpenter, nhà khoa học ở đài thiên văn ALMA, vẫn nghi ngờ rằng việc bản thân những quan sát về phosphine là có thật hay không. Tín hiệu đó mờ nhạt và nhóm nghiên cứu cần xử lý rất nhiều để lấy tín hiệu từ dữ liệu do kính thiên văn trả về. Theo ông, quá trình xử lý đó có thể đã tạo ra một tín hiệu nhân tạo ở cùng tần số với phosphine. Ông cũng lưu ý, tiêu chuẩn nhận dạng phân tử từ xa đòi hỏi phát hiện nhiều dấu hiệu đặc trưng cho cùng một phân tử, các dấu hiệu này hiển thị ở các tần số khác nhau trên phổ điện từ. Đó là điều mà nhóm nghiên cứu chưa làm được với phosphine.

“Họ đã thực hiện các bước đúng đắn để xác minh tín hiệu, nhưng tôi vẫn không tin rằng điều này là có thật”, Carpenter nói. “Nếu nó là thật thì đó là một kết quả rất tuyệt, nhưng cần có các bước tiếp theo để làm cho nó thực sự thuyết phục.”

Sousa-Silva đồng ý rằng nhóm nghiên cứu cần xác nhận việc phát hiện phosphine bằng cách tìm thêm dấu hiệu ở các bước sóng khác. Cô và các đồng nghiệp của mình đã lên kế hoạch cho những quan sát như vậy bằng cách sử dụng Đài quan sát Thiên văn Hồng ngoại ở tầng bình lưu - một kính thiên văn gắn trên máy bay - và kính viễn vọng hồng ngoại của NASA ở Đài thiên văn Mauna Kea, Hawaii. Nhưng Covid-19 đã làm dự định này bị chậm lại.

“Thật đáng thất vọng khi chúng tôi không có bằng chứng này,” Sousa-Silva nói.

Những kết quả về phosphine lần này có khả năng thúc đẩy các cuộc khám phá sao Kim - một nhiệm vụ mà một số người cho rằng đáng nhẽ phải làm từ lâu. Lần cuối cùng NASA gửi một tàu thăm dò đến sao Kim là vào năm 1989. Schulze-Makuch nói rằng lấy mẫu khí quyển sao Kim là một nhiệm vụ hoàn toàn trong khả năng: gửi một tàu vũ trụ lao qua các đám mây, thu thập khí và các hạt để mang trở lại Trái đất.

NASA đang tuyển chọn một số nhiệm vụ, trong đó có một nhiệm vụ phức tạp gồm nhiều phi thuyền do Gilmore thuộc Đại học Wesleyan đứng đầu. Ý tưởng của Gilmore là sử dụng một số tàu quỹ đạo và khí cầu để nghiên cứu bầu khí quyển sao Kim và tìm kiếm các dấu hiệu của sự sống.

“Sao Kim là một hệ thống phức tạp, tuyệt vời và chúng ta không hiểu nó. Và đó là một Trái đất khác. Nó có thể đã có một đại dương trong hàng tỷ năm, và nó ở ngay gần, vấn đề là đi hay không thôi", Gilmore nói. “Hiện nay chúng ta có công nghệ để đi vào bầu khí quyển của sao Kim. Nhiệm vụ này có thể thực hiện được.”