Tìm kiếm sự sống trong vũ trụ là dự án ban đầu của một số nhà khoa học? Ngược lại, có một môn học cho câu hỏi này: đó là sinh học ngoài trái đất (exobiologie). Sau đây là cuộc trò chuyện với Michel Viso, người chịu trách nhiệm về chủ đề này tại Trung tâm Nghiên cứu Vũ trụ Quốc gia (Centre National d’Études Spatiales – Cnes).
* Điều gì sẽ xảy ra nếu dấu vết của tiền kiếp được tìm thấy trên sao Hỏa?
– Các nhà khoa học có mọi lý do để quan tâm đến hành tinh Đỏ, tức sao Hỏa. Trong 60 năm thăm dò, hành tinh khô và lạnh này đã tiết lộ một số bằng chứng của sự sống trong quá khứ: những bức ảnh đầu tiên cho thấy nhiều xói rãnh chứng minh nước từng róc rách chảy nơi đây.
Các nhà khoa học đã tìm thấy một bầu khí quyển có thành phần chủ yếu là carbon dioxide. Ở các cực, họ cũng phát hiện ra băng. Một số địa hình có niên đại hơn 4 tỷ năm (không có mảng kiến tạo nào trên sao Hỏa) cho thấy có hoạt động địa chất dữ dội.
Bây giờ, chúng ta có thể tin chắc rằng nước đã chảy trên sao Hỏa gần 4 tỷ năm trước. Bên cạnh các vấn đề khác, các nhà khoa học chuyên nghiên cứu về sinh học ngoài trái đất quan tâm đến sự sống trong vũ trụ và sao Hỏa là một lãnh vực khám phá đặc quyền: “Bằng cách đi đến sao Hỏa, chúng ta có thể tìm hiểu xem liệu có một dạng của sự sống nào ở đó không, hay có những phản ứng hóa học tiên quyết nào của sự sống đã từng xảy ra”, Michel Viso giải thích.
Sinh học ngoài trái đất?
Năm 1953, Stanley Miller và Harold Clayton Urey, hai nhà khoa học từ Đại học Chicago, đã chứng minh rằng có thể tổng hợp acid amin, các phân tử tạo ra sự sống ban đầu, trong bầu khí quyển của một hành tinh. Thí nghiệm này làm nảy sinh nhiều giả thuyết khác nhau về sự xuất hiện của sự sống trên trái đất, đồng thời cung cấp cơ sở khoa học cho việc tìm kiếm các dạng sống trên các hành tinh khác.
Dòng nghiên cứu đa ngành này có tên gọi là exobiologie, tức sinh học ngoài trái đất hay sinh vật học vũ trụ (astrobiologie) trong những năm của thập niên 1960. Nửa thế kỷ sau, Michel Viso tổng hợp: “Sinh học ngoài trái đất nghiên cứu sự sống trong vũ trụ. Nó đặt ra 2 câu hỏi: Sự sống trên trái đất xuất hiện như thế nào? Và bằng phương pháp loại suy: có những dạng sống nào khác trong vũ trụ không?”.
Sự sống trên trái đất bắt nguồn từ đâu?
Để tạo ra sự sống, hãy dùng một liều lượng thích hợp các phân tử bao gồm carbon, pha loãng trong nước, lắc mạnh và sử dụng ngay!
Trong thực tế, các nghiên cứu đã chứng minh rằng sự sống dựa trên một số nguyên tố hóa học. Đặc biệt là nguyên tử carbon. Michel Viso nêu rõ: “Nguyên tử carbon có thể liên kết với 4 nguyên tử khác. Điều này dẫn đến các phân tử (tập hợp các nguyên tử) phức hợp, 3 chiều có thể thực hiện một số lượng lớn các chức năng”.
Về phần nước, nó là một dung môi có những đặc tính đặc biệt tạo điều kiện cho nhiều phản ứng hóa học. Các nhà khoa học coi nó là yếu tố cần thiết cho sự xuất hiện của sự sống.
Nhưng những phân tử này đến từ đâu, những “viên gạch” của những sinh vật mà chúng ta nói đến? Nhiều giả thuyết đã được đưa ra. Nguồn gốc của chúng chắc chắn là nhiều. Hóa học của bầu khí quyển lúc ban đầu có lẽ đã tạo ra một số thành phần.
Các nguồn “thủy nhiệt”, còn gọi là “lò phun khói đen”, nằm sâu vài ngàn mét dưới đáy đại dương, đã có thể tổng hợp một số hợp chất nhất định. Nhưng giả thuyết được ưu tiên vẫn là không gian: “Nghiên cứu về các sao chổi và các mô hình phòng thí nghiệm cho thấy điều đó là có thể. Trên thiên thạch Murchison rơi xuống trái đất vào năm 1969, các nhà khoa học đã tìm thấy hơn 70 loại acid amin khác nhau, trong đó một số được sử dụng trong cấu tạo các sinh vật trên trái đất”, Michel Viso tiết lộ.
Không có gì phải ngạc nhiên khi sự sống trên trái đất có thể xuất hiện lần đầu tiên dưới đại dương khoảng 3,8 tỷ năm trước. Một cách tình cờ và may mắn, tất cả các phản ứng hóa học đều phải xảy ra trong một quả cầu nhỏ được bao bọc bởi một lớp màng: đó là sinh vật đơn bào đầu tiên, một vi khuẩn.
Một số được gọi là “khuẩn tảo lục” (cyanobactérie) đã sử dụng năng lượng ánh sáng của mặt trời để phát triển, phân tách và tiến hóa. Ngày nay, có hơn 7.000 loại vi khuẩn trên trái đất.
Làm thế nào để xác định có sự sống? Những sinh vật chúng ta tìm kiếm có hình dạng gì?
Khó đưa ra định nghĩa của sự sống. Nó chuyển động? Nó sinh sản? Nó tự phát triển?
Michel Viso giải thích: “Từ sự sống, chúng ta chỉ biết đến những biểu hiện. Khả năng lấy hợp chất từ môi trường để phát triển (trao đổi chất), khả năng tạo ra một số cá thể từ một cá thể (sinh sản), nhưng cũng là sự biến đổi về đặc tính của các cá thể. Những cá thể thích nghi tốt nhất với những gò bó của môi trường tự phát triển, những cá thể kém thích nghi nhất dần dần biến mất (luật tiến hóa của Darwin)”.
Các nhà khoa học không mong đợi tìm thấy những người ngoài trái đất. Nói một cách cụ thể, họ có trong tầm ngắm của mình những vi sinh tương tự như vi khuẩn: một cái túi nhỏ thuôn dài kích thước chùng vài phần ngàn của milimét, một lớp màng khá dày và rắn chắc, có thể có một số đặc tính khác với những vi sinh vật trên trái đất… Không thể đoán trước hình thái của chúng.
Tại sao lại có sự sống ở những nơi khác trong vũ trụ?
Mọi thứ đều cho thấy có thể tồn tại một dạng của sự sống ngoài trái đất. Ít ra thì cũng không có gì ngăn cản giả thuyết này. Chúng ta biết rằng các nguyên tố hóa học cần thiết cho sự sống được tìm thấy trong không gian và có những phân tử phức tạp trong môi trường giữa các vì sao.
Chúng ta tìm thấy nước trên các thiên thể khác nhau: Châu Âu, một vệ tinh thám hiểm sao Mộc chứa dưới lớp vỏ băng là một đại dương toàn cầu, dưới đáy của nó chúng ta có thể tìm thấy nguồn “nước nóng”… Và điều này không là gì cả so với 4.000 ngoại hành tinh đã được phát hiện, trong đó một số có kích thước tương đương với trái đất. Các nhà khoa học có mọi lý do để tìm kiếm một dạng của sự sống ở những nơi khác trong vũ trụ.
- Xem thêm: Những sự thật bất ngờ
Sinh học ngoài trái đất dựa trên các chỉ số biểu hiện. Michel Viso cho biết: “Hiện nay chúng ta có thể thống kê các ngoại hành tinh (exoplanète), phân loại chúng theo kích cỡ, nhưng chúng ta không thể xác định liệu có một ngoại hành tinh nào thuận lợi cho sự sống hay không. Ngôi sao gần nhất, Proxima du Centaure, nằm cách hành tinh chúng ta 4 năm ánh sáng: tàu vũ trụ nhanh nhất sẽ mất 25.000 năm để bay tới nó!”
Lưu ý rằng thuật ngữ “ngọai hành tinh” (exoplanète) chỉ một hành tinh nằm ngoài Thái dương hệ của chúng ta. Một tỷ lệ nhỏ các ngoại hành tinh được phát hiện có các đặc điểm gần giống như trái đất: một hành tinh chủ yếu là đá, xoay quanh vùng có thể sống được của chính nó, với một bầu khí quyển tinh khiết có thể duy trì nước trên bề mặt của nó.
Ngoài ra, nếu chúng đại diện cho mối quan tâm ngoại sinh học để nghiên cứu các phản ứng hóa học có thể xảy ra ở đó, các thiên thể như Châu Âu có lẽ không có người ở. Michel Viso cho biết: “Một số sẵn sàng đào sâu bên dưới tảng băng để tìm người cá. Trong thực tế, chúng ta ít có cơ may tìm thấy sự sống ở đó vì những thiên thể này rất lạnh, các phản ứng hóa học diễn ra rất chậm”. Trong Thái dương hệ, thiên thể cho ta niềm hy vọng tìm thấy những dấu vết của sự sống chính là sao Hỏa.
Sinh học ngoài trái đất là mục tiêu chính của sứ mệnh “Sao Hỏa 2020”
Cho đến nay, các nhà khoa học chỉ mới phát hiện các phân tử hữu cơ trong không gian, những phân tử hóa học có thể tác động đến sự xuất hiện một dạng của sự sống trên một thiên thể.
Với việc khám phá sao Hỏa, chúng ta sẽ tìm kiếm các “dấu hiệu sinh học”: các đại phân tử đặc trưng của sự sống (ADN, cholestérol và các dẫn xuất của nó), các nguyên tố được tạo ra trực tiếp bởi các sinh vật như các khoáng chất sinh học (biominéral: các tinh thể khoáng chất được tạo ra bời các sinh vật sống, vỏ sò khoáng chất) hay các mảnh vi hóa thạch (microfossile).
Việc tìm kiếm một vài dấu hiệu sinh học là một trong những mục tiêu của sứ mệnh “Mars 2020”. Ngày 30.7.2020, NASA đã phóng tên lửa Atlas v-541 từ mũi Canaveral mang theo robot Perseverance. Điểm đến: miệng núi lửa Jezero tác động từ một vụ va chạm thiên thạch có đường kính 49 km, không phải là một sự lựa chọn ngẫu nhiên.
Michel Viso giải thích: “Các sứ mệnh trước đây đã phát hiện ra đất sét ở đó. Có thể có một cái hồ dẫn đến một vùng đồng bằng rộng lớn. Nếu đã từng có sự sống trên sao Hỏa, rất có thể tìm thấy các dấu vết của sự sống ở đó. Chúng ta tưởng tượng các vi sinh vật lơ lửng trong nước”.
Trên robot Perseverance, chúng ta có tất cả các thiết bị của nhà ngoại sinh vật học hoàn hảo: máy đo quang phổ để xác định thành phần của đá, một máy radar xuyên đất để xác định sự hiện diện của nước ở độ sâu chừng 15 mét, một máy ảnh màu…
Những dụng cụ này được sử dụng để chọn những nơi tốt nhất để thu thập mẫu đá và đưa chúng về trái đất. Sứ mệnh “Mars 2020” là cột mốc quan trọng đầu tiên của chương trình lấy mẫu từ sao Hỏa, có sự tham gia của Cơ quan Vũ trụ Châu Âu (Agence Spatiale Européenne – ASE).
Các mẫu có thể được phân tích bằng các công cụ mặt đất, hoàn thiện hơn những mẫu mà sứ mệnh sao Hỏa cho phép bắt đầu, nhưng không sớm hơn năm 2031. Cuộc đổ bộ của robot Perseverance dự kiến sẽ diễn ra vào ngày 18.2.2021.
