Carbon hữu cơ - thành phần quan trọng của sự sống - trong đá sao Hỏa

Vào ngày 27.6.2022, NASA thông báo rằng tàu thám hiểm Curiosity đã định lượng được carbon hữu cơ trong một mẫu đá 3,5 tỉ năm tuổi được khoan từ vị trí của một hồ cổ trên miệng núi lửa Gale. Carbon hữu cơ là carbon liên kết với một nguyên tử hydro. Nó là cơ sở cho các phân tử hữu cơ và là khối cấu tạo của tất cả các dạng sống đã biết. 

Nhà khoa học vũ trụ của NASA, Jennifer Stern - tác giả chính của bài báo về kết quả nghiên cứu trên tạp chí Proceedings of the National Academy of Sciences - cho biết đã tìm thấy ít nhất 200 đến 273 phần triệu carbon hữu cơ. Con số này có thể tương đương, thậm chí nhiều hơn số lượng được tìm thấy ở những nơi có sự sống rất thấp trên Trái đất, chẳng hạn như các vùng của sa mạc Atacama ở Nam Mỹ, và nhiều hơn số lượng đã được phát hiện trong các thiên thạch trên sao Hỏa.

Các mẫu đá từ hồ trên sao Hỏa cổ đại

Tàu thám hiểm sao Hỏa đã khoan các mẫu đá - được gọi là đá bùn - từ địa điểm của một hồ cổ xưa, nay đã khô hạn trong quá trình hình thành Vịnh Yellowknife của miệng núi lửa Gale. Các nhà khoa học cho biết loại đá bùn này hình thành cách đây 3,5 tỉ năm, khi trầm tích rất mịn - từ quá trình phong hóa đá núi lửa - lắng xuống đáy hồ và bị chôn vùi. Cả hai tàu thám hiểm sao Hỏa Curiosity và Perseverance đều đã phát hiện các phân tử carbon hữu cơ trên sao Hỏa trước đây, nhưng đây là lần đầu tiên carbon hữu cơ được định lượng. 

Stern nói với EarthSky: “Vấn đề lớn ở đây là chúng tôi đang báo cáo tổng số carbon hữu cơ trong mẫu… Trước đây, các phát hiện cho chúng ta biết loại carbon có trong đá bề mặt sao Hỏa, trong khi công trình của chúng tôi trình bày lượng carbon ở đó và cố gắng giải quyết câu hỏi về nguồn gốc carbon”.

Có carbon hữu cơ nghĩa là có sự sống trên sao Hỏa?

Trên Trái đất, khi carbon hữu cơ được tìm thấy trong một mẫu đất, có nghĩa là có sự hiện diện của sự sống. Đó là bởi vì, trên hành tinh của chúng ta, carbon hữu cơ được tạo ra khi thực vật và động vật phân hủy. Nhưng nó không đơn giản như vậy trên sao Hỏa. Ở đó, carbon hữu cơ cũng có thể đến từ các nguồn phi sinh vật, chẳng hạn như thiên thạch và núi lửa. 

Làm thế nào Curiosity đo được lượng carbon hữu cơ?

Sau khi Curiosity khoan các mẫu từ đá, tàu thám hiểm đưa bột vào thiết bị Phân tích Mẫu tại Sao Hỏa (SAM). Một “lò nướng” của SAM làm nóng mẫu đến nhiệt độ ngày càng cao. Ôxy và nhiệt chuyển đổi bất kỳ carbon hữu cơ nào tồn tại thành carbon dioxide (CO2). Sau đó SAM đo lượng khí để xác định tổng lượng carbon hữu cơ trong đá.

Khi các mẫu được nung nóng, các khoáng chất có chứa carbon bị phân hủy, giải phóng carbon. Ôxy và nhiệt phá vỡ các phân tử carbon, các phân tử này phản ứng với ôxy để tạo ra CO2. Thí nghiệm này không thể được tiến hành thường xuyên, mới chỉ thực hiện một lần cho đến nay, vào năm 2014. Sau đó, các nhà nghiên cứu phải mất nhiều năm để phân tích dữ liệu kết quả.

Carbon sinh học trên sao Hỏa?

Các sinh vật sống trên Trái đất có xu hướng có các đồng vị carbon nhẹ hơn, được gọi là carbon-12. Các nhà khoa học lần đầu tiên công bố việc phát hiện ra một lượng carbon-12 được làm giàu trên sao Hỏa vào tháng Giêng. Đây là carbon-12 trong cùng một loại đá bùn ở Vịnh Yellowknife. Carbon-12 tồn tại trên sao Hỏa là một điều rất thú vị, vì trên Trái đất, nó là biểu hiện của sự sống. Tuy nhiên, như nghiên cứu mới nhất này cho thấy, việc xác định nguồn gốc của carbon-12 trên sao Hỏa khó khăn hơn.

Chuyện gì tiếp theo?

Bà Stern nói rằng bà thực sự muốn biết những tảng đá cao hơn trên Núi Sharp có bao nhiêu carbon. Việc thu thập thêm dữ liệu về lượng lớn carbon hữu cơ có thể tiết lộ lượng hóa chất hữu cơ phi sinh học đang diễn ra trong bầu khí quyển và bề mặt cổ đại, đồng thời giúp hiểu được lượng carbon hữu cơ cơ bản là bao nhiêu, để nếu bắt gặp một mẫu có nhiều carbon hữu cơ hơn mong đợi từ các quá trình phi sinh học, chúng ta biết rằng có điều gì đó khác thường đang xảy ra và chúng ta nên nghiên cứu thêm - bà Stern nói.