Hành trình Khoa học, Không gian và Thời gian!
Những sinh vật đơn bào mới được phát hiện sống sâu dưới đáy biển đã cung cấp manh mối về cách tìm kiếm sự sống trên Sao Hỏa. Những vi khuẩn này được phát hiện sống trong các vết nứt nhỏ bên trong đá núi lửa sau khi các nhà nghiên cứu hoàn thiện một phương pháp mới cắt đá thành lát siêu mỏng để nghiên cứu dưới kính hiển vi. Các nhà nghiên cứu ước tính rằng các vết nứt đá là nơi cư trú của một cộng đồng vi khuẩn dày đặc như ruột người, khoảng 10 tỷ tế bào vi khuẩn trên mỗi cm khối.
Những sinh vật đơn bào mới được phát hiện sống sâu dưới đáy biển đã cho các nhà nghiên cứu manh mối về cách chúng có thể tìm thấy sự sống trên Sao Hỏa. Những vi khuẩn này được phát hiện sống trong các vết nứt nhỏ bên trong đá núi lửa sau khi các nhà nghiên cứu kiên trì hơn một thập kỷ thử nghiệm và tìm ra cách mới để kiểm tra đá.
Các nhà nghiên cứu ước tính rằng các vết nứt đá là nơi cư trú của một cộng đồng vi khuẩn dày đặc như ruột người, khoảng 10 tỷ tế bào vi khuẩn trên mỗi cm khối (0,06 inch khối). Ngược lại, mật độ trung bình của vi khuẩn sống trong trầm tích bùn dưới đáy biển được ước tính là 100 tế bào trên một cm khối.
Phó giáo sư Yohey Suzuki từ Đại học Tokyo, nói: “Bây giờ tôi gần như quá mong đợi rằng tôi có thể tìm thấy sự sống trên Sao Hỏa”. Đề cập đến sự chuyển động của các khối đất xung quanh Trái đất đáng chú ý nhất vì gây ra động đất, Suzuki là tác giả đầu tiên của bài nghiên cứu công bố phát hiện này và đã được xuất bản trên Communications Biology .
“Ma thuật” của đất sét
“Tôi nghĩ đó là một giấc mơ, nhìn thấy cuộc sống vi khuẩn phong phú như vậy trong đá”, Suzuki nhớ lại lần đầu tiên anh nhìn thấy vi khuẩn bên trong các mẫu đá dưới đáy biển.
Núi lửa dưới đáy biển phun ra dung nham ở nhiệt độ xấp xỉ 1.200 độ C (2.200 độ F), cuối cùng bị nứt vỡ khi nó nguội dần và trở thành đá. Các vết nứt hẹp thường nhỏ hơn 1 milimét (0,04 inch). Trải qua hàng triệu năm, những vết nứt đó chứa đầy khoáng chất đất sét cùng loại đất sét được sử dụng để làm gốm. Bằng cách nào đó, vi khuẩn tìm đường vào những vết nứt đó và nhân lên.
Những vết nứt này là một nơi rất thân thiện với sự sống. Khoáng chất đất sét giống như một vật liệu ma thuật trên Trái đất; nếu bạn có thể tìm thấy khoáng sét, bạn hầu như luôn có thể tìm thấy vi khuẩn sống trong đó.
Các vi khuẩn được xác định trong các vết nứt là vi khuẩn hiếu khí, có nghĩa là chúng sử dụng một quá trình tương tự như cách các tế bào của con người tạo ra năng lượng, dựa vào oxy và các chất dinh dưỡng hữu cơ.
“Thành thật mà nói, đó là một khám phá rất bất ngờ. Tôi đã rất may mắn, vì tôi gần như đã bỏ cuộc”, Suzuki bồi hồi chia sẻ lại khoảnh khắc đó.
Hành trình cho các mẫu đại dương sâu
Suzuki và các đồng nghiệp đã phát hiện ra vi khuẩn trong các mẫu đá mà anh đã giúp thu thập vào cuối năm 2010 trong Chương trình khoan đại dương tích hợp (IODP). IODP Expedition 329 đã đưa một nhóm các nhà nghiên cứu từ hòn đảo nhiệt đới Tahiti ở giữa Thái Bình Dương đến Auckland, New Zealand. Con tàu nghiên cứu đã neo đậu trên ba địa điểm dọc theo tuyến đường xuyên Nam Thái Bình Dương và sử dụng một ống kim loại dài 5,7 km để chạm đáy đại dương. Sau đó, một mũi khoan cắt xuống 125 mét dưới đáy biển và rút ra các mẫu lõi, mỗi mẫu dài khoảng 6,2 cm. 75 mét đầu tiên dưới đáy biển là trầm tích bùn và sau đó các nhà nghiên cứu đã thu thập thêm 40 mét đá rắn.
Tùy thuộc vào vị trí, các mẫu đá được ước tính là 13,5 triệu, 33,5 triệu và 104 triệu năm tuổi. Các vị trí thu thập không ở gần bất kỳ lỗ thông thủy nhiệt hoặc kênh nước dưới đáy biển nào, vì vậy các nhà nghiên cứu tin chắc rằng vi khuẩn đã đến các vết nứt một cách độc lập thay vì bị dòng nước ép buộc. Các mẫu lõi đá cũng được khử trùng để ngăn ngừa ô nhiễm bề mặt bằng cách rửa nước biển nhân tạo và đốt cháy nhanh, một quy trình mà Suzuki so sánh với việc làm sushi aburi (ngọn lửa).
Vào thời điểm đó, cách tiêu chuẩn để tìm vi khuẩn trong các mẫu đá là loại bỏ lớp ngoài của đá, sau đó nghiền trung tâm của đá thành bột và đếm các tế bào từ đá bị nghiền nát.
“Tôi đang tạo ra những tiếng động lớn bằng búa và đục, phá vỡ những tảng đá mở trong khi những người khác đang làm việc lặng lẽ với bùn của họ,” anh nhớ lại.
Làm thế nào để cắt một tảng đá
Trong nhiều năm, tiếp tục hy vọng rằng vi khuẩn có thể có mặt nhưng không thể tìm thấy bất kỳ, Suzuki quyết định anh ta cần một cách mới để xem xét cụ thể các vết nứt chạy qua các tảng đá. Anh tìm thấy nguồn cảm hứng trong cách các nhà nghiên cứu bệnh học chuẩn bị các lát siêu mỏng của các mẫu mô cơ thể để chẩn đoán bệnh. Suzuki đã quyết định phủ các tảng đá bằng một loại epoxy đặc biệt để hỗ trợ hình dạng tự nhiên của chúng để chúng không bị vỡ vụn khi anh cắt các lớp mỏng.
Những tấm đá rắn mỏng này sau đó được rửa bằng thuốc nhuộm nhuộm DNA và đặt dưới kính hiển vi.
Các vi khuẩn xuất hiện như những quả cầu xanh phát sáng chật cứng vào các đường hầm phát sáng màu cam được bao quanh bởi đá đen. Ánh sáng màu cam đó đến từ các mỏ khoáng sét, “vật liệu ma thuật” mang lại cho vi khuẩn một nơi hấp dẫn để sinh sống.
Phân tích DNA toàn bộ bộ gen đã xác định các loài vi khuẩn khác nhau sống trong các vết nứt. Các mẫu từ các vị trí khác nhau có các loài vi khuẩn tương tự nhưng không giống nhau. Đá ở các vị trí khác nhau có độ tuổi khác nhau có thể ảnh hưởng đến những gì khoáng chất đã có thời gian tích lũy và do đó vi khuẩn nào phổ biến nhất trong các vết nứt.
Suzuki và các đồng nghiệp suy đoán rằng các vết nứt chứa đầy khoáng sét tập trung các chất dinh dưỡng mà vi khuẩn sử dụng làm nhiên liệu. Điều này có thể giải thích tại sao mật độ vi khuẩn trong các vết nứt đá lớn hơn tám bậc so với mật độ vi khuẩn sống tự do trong trầm tích bùn nơi nước biển làm loãng chất dinh dưỡng.
Từ đáy đại dương đến sao Hỏa
Các khoáng chất sét lấp đầy các vết nứt trong đá đại dương sâu có khả năng tương tự như các khoáng chất có thể có trong đá hiện nay trên bề mặt Sao Hỏa.
Khoáng chất giống như dấu vân tay cho những điều kiện có mặt khi đất sét hình thành. Trung tính đến mức hơi kiềm, nhiệt độ thấp, độ mặn vừa phải, môi trường giàu chất sắt, đá bazan – tất cả những điều kiện này được chia sẻ giữa đại dương sâu và bề mặt của sao Hỏa.
Nhóm nghiên cứu của Suzuki đang bắt đầu hợp tác với Trung tâm Vũ trụ Johnson của NASA để thiết kế một kế hoạch kiểm tra các tảng đá được thu thập từ bề mặt sao Hỏa bằng máy động lực. Các ý tưởng bao gồm giữ các mẫu được khóa trong ống titan và sử dụng máy quét CT (chụp cắt lớp điện toán), một loại tia X 3D, để tìm kiếm sự sống bên trong các vết nứt chứa đầy khoáng sét.
Phát hiện về cuộc sống mà không ai mong đợi nó ở tảng đá rắn dưới đáy biển có thể sẽ thay đổi trò chơi để tìm kiếm sự sống trong không gian.
Nguồn truyện:
Tài liệu được cung cấp bởi Đại học Tokyo . Lưu ý: Nội dung có thể được chỉnh sửa cho kiểu dáng và độ dài.
Tạp chí tham khảo :