Năm ngoái, một nghiên cứu đã gây sóng gió khi chỉ ra sự hiện diện của một chất hóa học được cho là dấu hiệu khả dĩ của sự sống Tìm thấy trong bầu khí quyển của sao Kim. Trong khi các điều kiện địa ngục trên bề mặt hành tinh ngăn cản sự tồn tại của bất kỳ loại sự sống nào ở đó, một môi trường ôn hòa hơn vẫn có thể tồn tại trong các đám mây của hành tinh, cao trên bề mặt của nó. Vì vậy, không thể loại trừ khả năng ngay lập tức có thể loại trừ khả năng sống của hóa chất.

Trong những tháng tiếp theo, các nhà nghiên cứu khác sự nghi ngờ tuyên bố rằng hóa chất đã từng có mặt. Hôm nay, một bài báo nghiên cứu được công bố chỉ ra rằng các điều kiện trong các đám mây của sao Kim không có cách nào tương thích với sự sống ngay cả ở khoảng cách tương tự như trên Trái đất. Mặc dù nhiệt độ trong các đám mây thực sự nhẹ hơn nhiều, nhưng không có nơi nào gần đủ nước để hỗ trợ sự sống, và hầu hết những gì có trong các giọt nước chủ yếu là axit sulfuric.

thiết lập giới hạn

Tại một cuộc họp báo công bố kết quả nghiên cứu, John Hallsworth của Đại học Queen’s Belfast cho biết công trình mới này được lấy cảm hứng từ phát hiện rõ ràng về phosphine trong bầu khí quyển của Sao Kim. Ông và các cộng sự nhận ra rằng hai lĩnh vực nghiên cứu đã kết hợp để tạo ra những cách khác để kiểm tra khả năng tồn tại sự sống trên Sao Kim. Một là nghiên cứu về sự sống trong điều kiện khắc nghiệt trên Trái đất, được thúc đẩy một phần bởi nỗ lực của NASA nhằm xác định cách tốt nhất để bảo vệ sao Hỏa khỏi ô nhiễm bởi các tàu thăm dò mà chúng tôi gửi đến đó.

Điều thứ hai cũng được thúc đẩy bởi NASA: Chúng tôi đã gửi các tàu thăm dò vào bầu khí quyển của một số hành tinh và chụp ảnh những hành tinh khác. Mặc dù các cảm biến này không đặc biệt tìm kiếm sự sống, nhưng chúng đã cung cấp các phép đo trực tiếp về những thứ như nhiệt độ và áp suất, đặt giới hạn cho những thứ như lượng nước trong khí quyển và hình dạng của nó.

Liên quan đến sao Kim, người ta đã xác định được các sinh vật có thể duy trì sự trao đổi chất trong các giới hạn khác nhau: nhiệt độ, độ axit, hàm lượng nước. Vì nhiệt độ thay đổi theo độ cao, nên trước đây đặt ra các giới hạn về độ cao có thể quan sát được. Hai hành tinh sau rất quan trọng vì sao Kim được cho là một hành tinh rất khô, những đám mây của nó không được tạo ra bởi nước ngưng tụ mà là do sự hiện diện của các giọt axit sulfuric có chứa một ít nước.

Kỷ lục thế giới về khả năng sống sót trong điều kiện khô hạn hiện là loại nấm chịu mặn, có thể trao đổi chất và trải qua quá trình phân chia tế bào với rất ít nước. Các nhà khoa học xác định lượng nước có sẵn bằng một biện pháp gọi là hoạt độ nước. Trong các điều kiện đơn giản như bầu không khí ẩm, điều này giống như độ ẩm tương đối – lượng nước có mặt so với lượng tối đa về nhiệt độ và áp suất. Nhưng nó cũng có thể được đo theo cách có tính đến những thứ như muối hòa tan hoặc thành phần nước đá.

Đối với axit nặng, có một vi khuẩn sống ở độ pH -0,06, tương đương với axit sulfuric chỉ chiếm hơn 10 phần trăm trọng lượng của dung dịch (phần còn lại là nước).

Không phải tất cả các đám mây đều mang lại mưa

Áp dụng thông tin này vào các điều kiện trên sao Kim sẽ tạo ra kết quả ảm đạm. Dựa trên các phép đo từ bầu khí quyển của nó, các nhà nghiên cứu ước tính rằng độ ẩm tương đối của sao Kim sẽ thấp hơn 0,4% – thấp hơn 100 lần so với mức thấp kỷ lục mà một sinh vật trên Trái đất có thể chịu đựng được.

Nếu bạn cho rằng sự sống trên sao Kim đã phát triển nhiều cách để hút nước từ bầu khí quyển thưa thớt, thì axit sulfuric sẽ trở thành một vấn đề lớn. Các nhà nghiên cứu ước tính rằng những giọt hình thành xung quanh axit sulfuric sẽ chứa ít nước đến mức nồng độ axit sulfuric tính theo trọng lượng sẽ là 78% – mức tối thiểu. Các giọt sẽ trở nên tối đa giống như axit sulfuric tinh khiết với một ít nước.

Tại thời điểm này, tính axit của axit sunfuric ít có vấn đề hơn là khả năng phân hủy hóa học của các phân tử để hình thành các phân tử nước mới hòa tan vào. Một minh họa bằng hình ảnh của quá trình này có sẵn tại Video này, điều này cho thấy rằng đường biến thành carbon tinh khiết khi nước bị tách khỏi nó. Các tác giả của bài báo nghiên cứu liệt kê tất cả các vấn đề mà nó tạo ra: “Axit sulfuric làm mất nước hệ thống tế bào, loại bỏ nước khỏi các phân tử sinh học, giảm tương tác kỵ nước và làm hỏng tính toàn vẹn của màng sinh chất”.

Khi sao Kim bị loại trừ, các nhà nghiên cứu đã chuyển sự chú ý của họ sang nơi khác trong hệ mặt trời. Các đám mây trên sao Hỏa ở nhiệt độ thấp hơn rất nhiều so với điểm mà quá trình trao đổi chất hoàn toàn dừng lại trên Trái đất, dựa trên các phép đo được thực hiện bởi các tàu thăm dò đã đi qua bầu khí quyển của nó. Như một biện pháp tốt, bất kỳ nước nào có mặt là nước đá đã được bắn phá bằng đủ tia UV để khử trùng. Vì vậy, các đám mây trên sao Hỏa cũng bị loại trừ.

Trái đất và sao Mộc thì sao?

Cũng có thể là tầng khí quyển trên của Trái đất quá khô để hỗ trợ sự sống, nhưng độ ẩm tương đối của tầng khí quyển thấp hơn (tầng đối lưu) có thể thay đổi từ 0% đến 100%. Tuy nhiên, hầu hết các đám mây trong tầng đối lưu sẽ có hoạt tính nước tương thích với sự sống, điều này phù hợp với phát hiện rằng nhiều loại vi khuẩn có thể sống sót trong các chuyến hành trình xuyên qua các đám mây kết thúc nhau.

Cuối cùng, khám phá bất thường nhất đến từ cái nhìn về Sao Mộc, được thăm bởi một tàu thăm dò bị rơi trong sứ mệnh Galileo. Tàu thăm dò chỉ tình cờ rơi vào một khu vực khô của bầu khí quyển của hành tinh khổng lồ, nhưng chúng ta biết rằng các dải mây khác nhau có thể khác nhau về thành phần và một số trong số chúng có khả năng khá ẩm ướt. Amoniac là một dạng tồn tại phức tạp nhưng chủ yếu hiện diện ở độ cao hơn so với những nơi có nhiệt độ trong phạm vi tương thích sinh học.

Mặc dù còn nhiều điều chưa chắc chắn, nhưng kết luận chung là có khả năng có đủ nước để hỗ trợ sự sống ở những độ cao có nhiệt độ từ -30 ° C đến 10 ° C.

đó là cuộc sống

Các nhà nghiên cứu lưu ý rằng cách tiếp cận tương tự này sẽ giúp chúng ta nhìn cuộc sống ở độ cao lớn khi chúng ta bắt đầu tìm hiểu chi tiết về bầu khí quyển của các hành tinh ngoài hành tinh. Tuy nhiên, nó sẽ không cho chúng ta biết bất cứ điều gì về điều kiện bề mặt (mặc dù một số trong số này có thể được suy ra từ dữ liệu khác). Hallsworth nói: “Có thể xác định khả năng sinh sống tiềm năng dựa trên điều đó kích thích cá nhân tôi.

Điều đáng chú ý khác ở đây là điều này áp dụng cho cuộc sống như chúng ta đã biết: phụ thuộc vào nước, với việc sử dụng rộng rãi các hydrocacbon và các tương tác ưa nước và kỵ nước. Các chất lỏng khác có điểm sôi và điểm đóng băng rất khác nhau và sẽ thích sử dụng hóa chất rất khác nhau. Cho đến nay, chúng ta không có dấu hiệu nào cho thấy sự sống có thể hình thành bên trong nó, nhưng đó vẫn là một khả năng thú vị. Như Chris McKay của Trung tâm Nghiên cứu Ames của NASA đã nói trong cuộc họp báo, “Một phần của tôi hy vọng rằng khi chúng ta tìm thấy cuộc sống ở nơi khác, nó thực sự khác.”

Thiên văn học Tự nhiên, 2021. DOI: 10.1038 / s41550-021-01391-3 (Về DOIs).