Hành trình Khoa học, Không gian và Thời gian!
Các nhà khoa học khám phá sao Hỏa và phân tích các mẫu thiên thạch sao Hỏa đã tìm thấy các hợp chất hữu cơ cần thiết cho sự sống: các chất hữu cơ chứa nitơ trong thiên thạch sao Hỏa 4 tỷ năm tuổi. Với một kỹ thuật phân tích hóa học N tại chỗ có độ phân giải không gian cao, họ đã tìm thấy các vật liệu hữu cơ – được tổng hợp tại địa phương hoặc được phân phối trong Noachian – được bảo quản nguyên vẹn trong các khoáng vật cacbonat trong một thời gian địa chất dài. Sự hiện diện của chúng đòi hỏi phải cố định N sinh học và lưu trữ amoniac, cho thấy Sao Hỏa sớm có môi trường oxy hóa ít hơn ngày nay.
Một nhóm nghiên cứu bao gồm nhà khoa học nghiên cứu Atsuko Kobayashi từ Viện Khoa học Sự sống Trái đất (ELSI) tại Viện Công nghệ Tokyo, Nhật Bản và nhà khoa học nghiên cứu Mizuho Koike từ Viện Khoa học Vũ trụ và Vũ trụ thuộc Cơ quan Khám phá Hàng không Vũ trụ Nhật Bản đã tìm thấy chất hữu cơ chứa nitơ vật liệu trong các khoáng vật cacbonat trong một thiên thạch sao Hỏa. Vật liệu hữu cơ này rất có thể đã được bảo tồn trong 4 tỷ năm kể từ thời Noachian của sao Hỏa. Bởi vì các khoáng chất cacbonat thường kết tủa từ nước ngầm, phát hiện này cho thấy Sao Hỏa ẩm ướt và giàu hữu cơ có thể ở được và thuận lợi cho sự sống bắt đầu.
Trong nhiều thập kỷ, các nhà khoa học đã cố gắng tìm hiểu liệu có các hợp chất hữu cơ trên sao Hỏa hay không và nếu có thì nguồn gốc của chúng là gì. Mặc dù các nghiên cứu gần đây từ thám hiểm sao Hỏa dựa trên Rover đã phát hiện bằng chứng mạnh mẽ về các chất hữu cơ của sao Hỏa, người ta biết rất ít về việc chúng đến từ đâu, bao nhiêu tuổi, chúng được phân phối và bảo quản rộng rãi như thế nào, hoặc mối quan hệ của chúng với hoạt động sinh hóa có thể là gì .
Thiên thạch sao Hỏa là những mảnh bề mặt của Sao Hỏa tự nổ tung vào không gian do tác động của thiên thạch và cuối cùng rơi xuống Trái đất. Chúng cung cấp những hiểu biết quan trọng về lịch sử sao Hỏa. Một thiên thạch nói riêng được đặt tên là Allan Hills (ALH) 84001, được đặt tên theo khu vực ở Nam Cực, nó được tìm thấy vào năm 1984 đặc biệt quan trọng. Nó chứa các khoáng chất cacbonat màu da cam, kết tủa từ nước lỏng mặn trên bề mặt gần sao Hỏa 4 tỷ năm trước. Khi các khoáng chất này ghi lại môi trường nước sớm của sao Hỏa, nhiều nghiên cứu đã cố gắng tìm hiểu hóa học độc đáo của chúng và liệu chúng có thể cung cấp bằng chứng cho cuộc sống cổ đại trên sao Hỏa hay không. Tuy nhiên, các phân tích trước đây đã bị ô nhiễm với vật liệu trên mặt đất từ băng tuyết ở Nam Cực làm cho khó có thể nói bao nhiêu vật chất hữu cơ trong thiên thạch thực sự là sao Hỏa. Ngoài carbon, nitơ (N) là một yếu tố thiết yếu cho sự sống trên cạn và là chất đánh dấu hữu ích cho sự phát triển hệ thống hành tinh. Tuy nhiên, do những hạn chế kỹ thuật trước đó, nitơ vẫn chưa được đo trong ALH84001.
Nghiên cứu mới này được thực hiện bởi nhóm ELSI-JAXA chung đã sử dụng các kỹ thuật phân tích tiên tiến để nghiên cứu hàm lượng nitơ của carbonate ALH84001, và nhóm nghiên cứu hiện tự tin rằng họ đã tìm thấy bằng chứng vững chắc đầu tiên trong 4 tỷ năm -old chất hữu cơ sao Hỏa chứa nitơ.
Ô nhiễm trên mặt đất là một vấn đề nghiêm trọng đối với các nghiên cứu về vật liệu ngoài trái đất. Để tránh ô nhiễm như vậy, nhóm nghiên cứu đã phát triển các kỹ thuật mới để chuẩn bị các mẫu với. Ví dụ, họ đã sử dụng băng keo bạc trong phòng thí nghiệm sạch ELSI để nhổ những hạt carbonate nhỏ, có chiều rộng bằng một sợi tóc người, từ thiên thạch chủ. Sau đó, nhóm nghiên cứu đã chuẩn bị các hạt này hơn nữa để loại bỏ các chất gây ô nhiễm bề mặt có thể bằng dụng cụ chùm tia ion tập trung vào kính hiển vi điện tử quét tại JAXA. Họ cũng đã sử dụng một kỹ thuật gọi là quang phổ hấp thụ tia X cấu trúc cạnh tia X (μ-XANES), cho phép họ phát hiện nitơ có lượng rất nhỏ và để xác định dạng nitơ nào có trong đó trong khi khoáng chất lửa gần đó không phát hiện ra nitơ.
Sau khi kiểm tra ô nhiễm cẩn thận, nhóm nghiên cứu xác định các chất hữu cơ được phát hiện rất có thể là sao Hỏa. Họ cũng xác định sự đóng góp của nitơ dưới dạng nitrat, một trong những chất oxy hóa mạnh trên sao Hỏa hiện tại, là không đáng kể, cho thấy sao Hỏa ban đầu có thể không chứa chất oxy hóa mạnh, và như các nhà khoa học đã nghi ngờ, nó ít bị oxy hóa hơn nó hôm nay.
Bề mặt hiện tại của sao Hỏa quá khắc nghiệt đối với hầu hết các chất hữu cơ để tồn tại. Tuy nhiên, các nhà khoa học dự đoán rằng các hợp chất hữu cơ có thể được bảo quản trong môi trường gần bề mặt trong hàng tỷ năm. Đây dường như là trường hợp của các hợp chất hữu cơ chứa nitơ mà nhóm nghiên cứu tìm thấy trong carbonat ALH84001, dường như đã bị giữ lại trong các khoáng chất 4 tỷ năm trước và được bảo quản trong thời gian dài trước khi cuối cùng được đưa đến Trái đất.
Nhóm nghiên cứu đồng ý rằng có nhiều câu hỏi mở quan trọng, chẳng hạn như các chất hữu cơ chứa nitơ này đến từ đâu? Kobayashi giải thích: “Có hai khả năng chính: hoặc chúng đến từ bên ngoài Sao Hỏa hoặc chúng hình thành trên Sao Hỏa. Trong lịch sử của Hệ Mặt Trời, Sao Hỏa có khả năng đã “tắm” với một lượng lớn chất hữu cơ, ví dụ như từ thiên thạch giàu carbon, sao chổi và các hạt bụi. Một số trong số chúng có thể đã hòa tan trong nước muối và bị mắc kẹt bên trong các cacbonat.”
Trưởng nhóm nghiên cứu, Koike cho biết thêm, các phản ứng hóa học trên Sao Hỏa sớm có thể đã tạo ra chất hữu cơ mang N tại chỗ. Dù bằng cách nào đi nữa thì những phát hiện này cho thấy có nitơ hữu cơ trên sao Hỏa trước khi nó trở thành hành tinh đỏ mà chúng ta biết ngày nay; Sao Hỏa ban đầu có thể giống như ‘Trái đất’ hơn, ít bị oxy hóa hơn, ẩm ướt hơn, và giàu hữu cơ. Có lẽ khi đó nó cũng là ‘màu xanh.’
Nguồn truyện:
Tài liệu được cung cấp bởi Viện Công nghệ Tokyo . Lưu ý: Nội dung có thể được chỉnh sửa cho kiểu dáng và độ dài.
Đa phương tiện liên quan :
Tạp chí tham khảo :