Lật lại bằng chứng về khả năng tồn tại sự sống trên sao Kim

Việc phân tích lại dữ liệu cũ bằng kiến thức khoa học hiện đại đang trở thành một xu hướng phổ biến. Tuy nhiên, tác động của những phân tích lại này không phải chủ đề nào cũng giống nhau; và trong trường hợp mới đây, kết quả có thể làm thay đổi hoàn toàn cách chúng ta hiểu về hành tinh sao Kim.

Cuộc tranh luận nảy lửa về sự sống trong tầng mây sao Kim

Một trong những chủ đề được giới sinh học vũ trụ tranh cãi nhiều nhất hiện nay là liệu sự sống có thể tồn tại trong các tầng mây của sao Kim hay không - nơi mà áp suất và nhiệt độ được xem là gần giống với Trái đất nhất trong hệ Mặt trời.

Và mới đây, một nhóm các nhà nghiên cứu Mỹ vừa "đổ thêm dầu vào lửa" cuộc tranh luận ấy bằng cách phân tích lại dữ liệu từ sứ mệnh Pioneer - tàu thăm dò sao Kim do NASA phóng lên vào thập niên 1970, và phát hiện rằng các tầng mây của sao Kim chủ yếu được tạo thành từ nước.

Máy tính mô phỏng lại khung cảnh trên sao Kim

Tất nhiên, “nước” ở đây không phải dạng hơi nước tự do như trong mây Trái đất. Thay vào đó, phân tử H₂O trên sao Kim tồn tại trong các hợp chất ngậm nước (hydrated materials) chứ không ở dạng giọt nước tinh khiết.

Dẫu vậy, kết quả này vẫn là một cú đảo ngược lớn so với hiểu biết lâu nay rằng mây của sao Kim hầu hết được cấu tạo từ axit sulfuric. Theo bài báo, axit sulfuric chỉ chiếm khoảng 22% trong thành phần mây. Câu hỏi đặt ra là: làm sao các nhà khoa học thập niên 1970 lại có thể hiểu sai đến vậy?

Khai quật dữ liệu ẩn sâu trong kho lưu trữ NASA

Để trả lời, nhóm nghiên cứu gồm các nhà khoa học từ Cal Poly Pomona, Đại học Wisconsin, Đại học Bang Arizona và NASA đã truy tìm lại dữ liệu gốc của tàu Pioneer.

Những dữ liệu này được lưu trên microfilm trong kho lưu trữ của NASA’s Space Science Data Coordinated Archive, và công việc đầu tiên là khôi phục, số hóa toàn bộ tài liệu.

Ý tưởng nảy sinh khi Rakesh Mogul (Đại học Cal Poly Pomona) trò chuyện với Sanjay Limaye, chuyên gia về sao Kim của Đại học Wisconsin. Cả hai nhận thấy cần phân tích lại dữ liệu khối phổ (mass spectrometry) mà Pioneer từng thu thập, với hy vọng rằng bằng kỹ thuật hiện đại, họ có thể rút ra những kết luận mới. Và họ đã đúng.

Con người từng đưa tàu đổ bộ xuống sao Kim

Nguồn dữ liệu đến từ hai thiết bị trên tàu Pioneer Venus Large Probe - phần tàu đổ bộ xuyên qua tầng mây sao Kim: Máy quang phổ khối trung hòa (LNMS) và máy sắc ký khí (LGC).

Khi tàu hạ dần qua các lớp khí quyển dày đặc, các cửa hút khí của hai thiết bị này bị tắc bởi các hạt sương mù (aerosol) trong mây. Dấu hiệu rõ nhất là mức CO₂ trong dữ liệu bất ngờ giảm mạnh, nhưng chỉ tạm thời.

Thay vì coi đây là lỗi thiết bị, nhóm nghiên cứu nhìn nhận nó như một cơ hội: nếu hiểu được những chất gì đã làm tắc đầu vào, họ có thể biết được mây sao Kim chứa những hợp chất nào.

“Đọc” bí mật từ nhiệt độ tan chảy của các hạt mây

Khi tàu tiếp tục hạ độ cao, nhiệt độ tăng khiến các hạt aerosol tan chảy dần, giải phóng khí vào đầu dò, nhờ đó các nhà khoa học có thể xác định thành phần của chúng qua nhiệt độ phân hủy.

Họ phát hiện ra hai đỉnh dữ liệu mạnh mẽ của hơi nước ở 185°C và 414°C, cho thấy sự hiện diện của các hợp chất ngậm nước, như sắt(III) sulfat ngậm nước (hydrated ferric sulfate) và magie sulfat ngậm nước (hydrated magnesium sulfate). Kết quả cho thấy nước chiếm tới 62% tổng lượng aerosol, dù phần lớn ở dạng liên kết trong các hợp chất ngậm nước này.

Đúng như dự đoán, axit sulfuric vẫn xuất hiện - thể hiện qua sự giải phóng mạnh khí SO₂ ở 215°C, nhiệt độ mà axit sulfuric phân hủy. Thú vị hơn, một đợt giải phóng SO₂ thứ hai xảy ra ở 397°C, cho thấy có một loại sulfat bền nhiệt khác trong mây.

Khi đối chiếu, họ nhận thấy cùng lúc với đỉnh SO₂ thứ hai, thiết bị LNMS ghi nhận đỉnh ion sắt (Fe) – một dấu hiệu mạnh mẽ rằng hợp chất đó chính là ferric sulfate (hay Fe2(SO4)3 hay còn gọi là sắt(III) sulfat), phân hủy thành oxit sắt và oxit lưu huỳnh ở nhiệt độ đó.

Ước tính cho thấy ferric sulfate chiếm tới 16% aerosol, gần tương đương tỷ lệ 22% axit sulfuric mà trước đây được cho là thống trị tầng mây sao Kim.

Sao Kim từng được cho là hành tinh chết chóc

Nguồn gốc của sắt, theo nhóm nghiên cứu, có thể đến từ bụi vũ trụ rơi vào khí quyển sao Kim rồi phản ứng với các tầng mây axit.

“Đám mây nước” và khả năng tồn tại sự sống

Phát hiện về hàm lượng nước cao hơn nhiều so với giả định trước đây giúp giải thích những khác biệt giữa dữ liệu trực tiếp từ tàu thăm dò và dữ liệu quang phổ quan sát từ xa.

Các thiết bị quan sát từ xa không thể phát hiện lượng nước bị “giam giữ” trong các hợp chất ngậm nước, mà chỉ đo được hơi nước tự do trong khí quyển, nên dẫn đến đánh giá thấp.

Giờ đây, với việc xác nhận rằng mây sao Kim chứa lượng nước đáng kể, câu hỏi về khả năng tồn tại sự sống trong môi trường này lại một lần nữa được đặt ra.

Trước đây, thiếu nước là lý do chính để bác bỏ giả thuyết rằng vi sinh vật có thể sống trong tầng mây, nhưng phát hiện mới cho thấy nước có mặt nhiều hơn tưởng tượng, dù môi trường vẫn rất axit và khó thích nghi với sinh vật Trái đất.

Khoa học không cũ đi, chỉ chờ được khám phá lại

Phân tích này là minh chứng sống động rằng dữ liệu khoa học cũ vẫn có giá trị to lớn, nếu được nhìn lại bằng những công cụ và góc nhìn hiện đại.

Chìa khóa nằm ở việc tìm ra và giải mã kho dữ liệu đang “ngủ quên” trong các kho lưu trữ của NASA, một công việc đôi khi đòi hỏi sự kiên nhẫn và khéo léo không kém gì khám phá hành tinh mới.

Như nhóm nghiên cứu đã chứng minh, chỉ cần một cuộn microfilm cũ cũng có thể thay đổi hiểu biết của nhân loại về một thế giới khác, và thậm chí mở lại hy vọng về sự sống nơi sao Kim, hành tinh tưởng như khắc nghiệt nhất trong hệ Mặt trời.

Bùi Tú