Sự sống ngoài Trái Đất có tồn tại? Các nhà khoa học chỉ ra cách vi khuẩn sống lơ lửng trong các đám mây axit của sao Kim

Bình luận Văn Thiện • 00:40, 15/09/20

Một nhóm các nhà khoa học hành tinh đã đề xuất một vòng đời giả thuyết có thể cho phép các vi khuẩn sống sót trên sao Kim bằng cách di chuyển giữa các lớp khí quyển khác nhau của hành tinh này.

Sao Kim, với những đám mây axit sulfuric và nhiệt độ bề mặt cực nóng, thường không được xem như một nơi tiềm năng có sự sống. Nhưng một số nhà khoa học hành tinh đã gợi ý rằng các vi khuẩn có thể tồn tại trong các lớp mây của nó, giúp giải thích các hiện tượng khí quyển bí ẩn của Sao Kim. Các lớp mây lơ lửng ở độ cao khoảng 48-60 km trên bề mặt sao Kim - có nhiệt độ có thể sống được, chất dinh dưỡng, và thậm chí một chút nước hòa tan trong những giọt axit sulfuric.

Một nhóm nghiên cứu do Sara Seager, nhà vật lý thiên văn tại Viện Công nghệ Massachusetts (MIT) dẫn đầu, đề xuất một vòng đời giả định về cách vi khuẩn có thể tồn tại trong bầu khí quyển của Sao Kim.

Các nhà nghiên cứu tuyên bố họ là những người đầu tiên đưa ra giả thuyết về một cơ chế cụ thể mà theo đó các sinh vật có thể tồn tại trong các lớp mây, thay vì bị rơi xuống theo mưa và bị tiêu diệt bởi các điều kiện khắc nghiệt trên bề mặt hành tinh. Nhóm nghiên cứu phác thảo cách vi khuẩn có thể di chuyển qua các lớp khác nhau của khí quyển, và sống sót trong những điều kiện khắc nghiệt bằng cách chuyển sang trạng thái không hoạt động. Nghiên cứu mới được công bố trên Astrobiology .

Vi khuẩn trong các đám mây của sao Kim

Các vi khuẩn sinh ra từ đám mây không phải là chưa từng có trong hệ Mặt Trời. Seager nói với Astronomy : “Trên Trái Đất, chúng ta cũng có cái mà chúng ta gọi là sinh quyển trên không. [Vi khuẩn] trên Trái đất trở nên ổn định và chúng bay trôi nổi xung quanh. Chúng đi vào bên trong các giọt nước và gió mang chúng đi khắp các lục địa và đại dương”.

Seager giải thích rằng, theo thời gian, những giọt nước chứa vi khuẩn trong bầu khí quyển Trái đất sẽ ngưng tụ lại, ngày càng lớn và nặng hơn. Và cuối cùng, chúng rơi xuống mặt đất. Nhưng việc rơi xuống từ các đám mây của sao Kim gần như chắc chắn sẽ khiến vi khuẩn bị tiêu diệt, vì nhiệt độ bề mặt của hành tinh này lên tới hơn 460 độ C.

Seager nói: “Vì vậy, câu hỏi chúng ta đặt ra là, 'Chà, làm thế nào vi khuẩn có thể tồn tại vĩnh viễn trên các đám mây?'”.

Sao Kim vĩnh viễn bị bao phủ trong mây. Nhưng các lớp mây ở giữa và tầng dưới có nhiệt độ và áp suất thích hợp với sự sống một cách đáng ngạc nhiên. Nhưng ở lớp mây thấp hơn, các điều kiện diễn biến theo chiều hướng xấu đi. (Ảnh: Seager và cộng sự)
Sao Kim vĩnh viễn bị bao phủ trong mây. Nhưng các lớp mây ở giữa và tầng dưới có nhiệt độ và áp suất thích hợp với sự sống một cách đáng ngạc nhiên. Nhưng ở lớp mây thấp hơn, các điều kiện diễn biến theo chiều hướng xấu đi. (Ảnh: Seager và cộng sự)

Đồng tác giả Janusz Petkowski, một thành viên nghiên cứu tại MIT, giải thích với Astronomy rằng giả thuyết của nhóm nghiên cứu là sự sống trên sao Kim có thể tồn tại ở trạng thái hoạt động trao đổi chất - phát triển và sinh sản - trong các giọt mây axit sulfuric bên trong lớp mây thấp hơn. Trong khoảng thời gian vài tháng, các giọt nước sẽ phát triển về khối lượng giống như các giọt nước trên Trái đất. Cuối cùng, chúng sẽ đủ lớn để tạo ra mưa và rơi vào lớp mây mù thấp hơn.

Lớp mây mù này có độ cao từ 33-48 km trên bề mặt sao Kim nóng hơn những đám mây ở trên nó, với nhiệt độ dao động từ khoảng 77-187 độ C. Nhóm của Seager gợi ý rằng nếu các giọt axit sulfuric rơi về phía lớp mây mù quá nóng này, chúng sẽ bay hơi.

Nếu không có giọt nước bảo vệ, các vi khuẩn sẽ chuyển sang trạng thái ngủ đông bảo vệ để tồn tại trong nhiệt độ khắc nghiệt và mất nước. Những vi khuẩn ngừng hoạt động này, mà các nhà nghiên cứu gọi là “bào tử”, sau đó có thể tồn tại, lơ lửng trong lớp sương mù phía dưới.

Nhưng chúng không ở đó mãi mãi.

Cuối cùng, các dòng đối lưu trong khí quyển của sao Kim sẽ thổi ngược các bào tử vào các lớp mây mát hơn ở bên trên, nơi chúng sẽ được bù nước và hồi sinh chúng về trạng thái hoạt động.

Vòng đời được đề xuất cho các vi khuẩn sống sót trong các đám mây axit của sao Kim được thấy trong hình minh họa này. (1) Các vi sinh vật bị mất nước tồn tại ở trạng thái ngủ đông trong lớp sương mù thấp hơn của sao Kim. (2) Các bào tử được nâng lên theo các dòng đối lưu vào tầng mây có thể sinh sống được. (3) Sau khi được bao bọc bởi chất lỏng, các bào tử trở nên hoạt động trao đổi chất trở này. (4) Những vi khuẩn này phân chia, và các giọt nhỏ phát triển qua quá trình đông tụ. (5) Các giọt nước phát triển đủ lớn để rơi xuống lớp khí quyển bên dưới, nơi chúng bắt đầu bốc hơi do nhiệt độ cao hơn, khiến vi khuẩn biến đổi thành các bào tử trôi nổi trong lớp mây này. (Ảnh: Seager và cộng sự)
Vòng đời được đề xuất cho các vi khuẩn sống sót trong các đám mây axit của sao Kim được thấy trong hình minh họa này. (1) Các vi sinh vật bị mất nước tồn tại ở trạng thái ngủ đông trong lớp sương mù thấp hơn của sao Kim. (2) Các bào tử được nâng lên theo các dòng đối lưu vào tầng mây có thể sinh sống được. (3) Sau khi được bao bọc bởi chất lỏng, các bào tử trở nên hoạt động trao đổi chất trở này. (4) Những vi khuẩn này phân chia, và các giọt nhỏ phát triển qua quá trình đông tụ. (5) Các giọt nước phát triển đủ lớn để rơi xuống lớp khí quyển bên dưới, nơi chúng bắt đầu bốc hơi do nhiệt độ cao hơn, khiến vi khuẩn biến đổi thành các bào tử trôi nổi trong lớp mây này. (Ảnh: Seager và cộng sự)

Đề xuất rằng các vi khuẩn có thể chuyển về trạng thái không hoạt động để tồn tại trong điều kiện khắc nghiệt là đã có tiền lệ trên Trái Đất. Những sinh vật nhỏ bé, phân đoạn được gọi là Tardigrade trên hành tinh của chúng ta đã trở nên nổi tiếng vì sử dụng chiến lược này để tồn tại trong tình trạng nước đóng băng, không được nhận bức xạ từ Mặt Trời và thậm chí là trong điều kiện chân không ở ngoài không gian.

Sukrit Ranjan, đồng tác giả của bài báo và là nghiên cứu sinh sau tiến sĩ tại MIT, nói với Astronomy: “Khả năng có sự sống trên sao Kim là một giả thuyết có thể kiểm chứng được. Và, vì vậy, cần phải suy nghĩ về việc liệu có nên đầu tư nguồn lực để thực hiện thử nghiệm đó hay không”.

Văn Thiện

Theo Astronomy