Hành trình Khoa học, Không gian và Thời gian!
Sử dụng dữ liệu từ tàu vũ trụ Cassini của NASA, các nhà khoa học đã mô hình hóa các quá trình hóa học trong đại dương dưới bề mặt của mặt trăng Enceladus của sao Thổ. Các nghiên cứu chỉ ra khả năng một thực đơn trao đổi chất đa dạng có thể hỗ trợ một cộng đồng vi sinh vật đa dạng tiềm năng trong đại dương nước lỏng bên dưới mặt tiền băng giá của mặt trăng.
Sử dụng dữ liệu từ tàu vũ trụ Cassini của NASA, các nhà khoa học tại Viện Nghiên cứu Tây Nam (SwRI) đã mô hình hóa các quá trình hóa học trong đại dương dưới bề mặt của mặt trăng Enceladus của sao Thổ. Các nghiên cứu chỉ ra khả năng một thực đơn trao đổi chất đa dạng có thể hỗ trợ một cộng đồng vi sinh vật đa dạng tiềm năng trong đại dương nước lỏng bên dưới mặt tiền băng giá của mặt trăng.
Trước khi ghi nợ vào tháng 9 năm 2017, Cassini đã lấy mẫu chùm hạt băng và hơi nước phun ra từ các vết nứt trên bề mặt băng giá của Enceladus, phát hiện ra hydro phân tử, một nguồn thức ăn tiềm năng cho vi khuẩn. Một bài báo mới được công bố trên tạp chí khoa học hành tinh Icarus khám phá các nguồn năng lượng tiềm năng khác.
Tác giả chính Christine Ray, người làm việc bán thời gian tại SwRI về vật lý từ Đại học Texas ở San Antonio cho biết: “Việc phát hiện ra hydro phân tử (H2) trong chùm tia chỉ ra rằng có năng lượng tự do trong đại dương Enceladus. “Trên Trái đất, hiếu khí hoặc thở oxy, các sinh vật tiêu thụ năng lượng trong chất hữu cơ như glucose và oxy để tạo ra carbon dioxide và nước. Các vi sinh vật kỵ khí có thể chuyển hóa hydro để tạo ra mêtan. Tất cả sự sống có thể được chưng cất thành các phản ứng hóa học tương tự liên quan đến a mất cân bằng giữa các hợp chất oxy hóa và chất khử. “
Sự mất cân bằng này tạo ra một gradient năng lượng tiềm năng, nơi hóa học oxy hóa khử chuyển các electron giữa các loài hóa học, thường là với một loài đang trải qua quá trình oxy hóa trong khi loài khác trải qua quá trình khử. Những quá trình này rất quan trọng đối với nhiều chức năng cơ bản của sự sống, bao gồm quang hợp và hô hấp. Ví dụ, hydro là một nguồn năng lượng hóa học hỗ trợ các vi sinh vật kỵ khí sống trong các đại dương của Trái đất gần các miệng phun thủy nhiệt. Tại đáy đại dương của Trái đất, các lỗ thông hơi thủy nhiệt phát ra chất lỏng nóng, giàu năng lượng, đầy khoáng chất cho phép các hệ sinh thái độc đáo với đầy những sinh vật khác thường phát triển mạnh mẽ. Nghiên cứu trước đây đã tìm thấy bằng chứng ngày càng tăng về các lỗ thông hơi thủy nhiệt và sự mất cân bằng hóa học trên Enceladus, gợi ý về các điều kiện sinh sống trong đại dương dưới bề mặt của nó.
Ray nói: “Chúng tôi tự hỏi liệu các loại đường trao đổi chất khác cũng có thể cung cấp nguồn năng lượng trong đại dương của Enceladus. “Bởi vì điều đó sẽ đòi hỏi một tập hợp chất oxy hóa khác mà chúng tôi chưa phát hiện được trong đám đông của Enceladus, chúng tôi đã thực hiện mô hình hóa học để xác định xem các điều kiện trong đại dương và lõi đá có thể hỗ trợ các quá trình hóa học này hay không.”
Ví dụ, các tác giả đã xem xét cách bức xạ ion hóa từ không gian có thể tạo ra các chất oxy hóa O2 và H2O2, và cách địa hóa phi sinh học trong đại dương và lõi đá có thể góp phần tạo ra các chất hóa học có thể hỗ trợ quá trình trao đổi chất. Nhóm nghiên cứu đã xem xét liệu những chất oxy hóa này có thể tích tụ theo thời gian nếu chất khử không có mặt với lượng đáng kể. Họ cũng xem xét cách các chất khử trong nước hoặc các khoáng chất dưới đáy biển có thể chuyển đổi các chất oxy hóa này thành sulfat và oxit sắt.
Ray nói thêm: “Chúng tôi so sánh ước tính năng lượng miễn phí của mình với các hệ sinh thái trên Trái đất và xác định rằng về tổng thể, các giá trị của chúng tôi đối với cả quá trình chuyển hóa hiếu khí và kỵ khí đều đáp ứng hoặc vượt quá yêu cầu tối thiểu. “Những kết quả này chỉ ra rằng quá trình sản xuất oxy hóa và hóa học oxy hóa có thể góp phần hỗ trợ sự sống có thể có và một cộng đồng vi sinh vật đa dạng về mặt chuyển hóa trên Enceladus.”
Giám đốc Chương trình SwRI, Tiến sĩ Hunter Waite, cho biết: “Bây giờ chúng tôi đã xác định được các nguồn thức ăn tiềm năng cho vi sinh vật, câu hỏi tiếp theo cần đặt ra là ‘bản chất của các sinh vật phức tạp sắp ra khỏi đại dương là gì?’ bài báo mới, tham khảo bài báo Nature trực tuyến do Postberg et al. vào năm 2018. “Bài báo mới này là một bước tiến khác trong việc hiểu cách một mặt trăng nhỏ có thể duy trì sự sống theo những cách hoàn toàn vượt quá mong đợi của chúng ta!”
Những phát hiện của bài báo cũng có ý nghĩa lớn đối với thế hệ khám phá tiếp theo.
“Một tàu vũ trụ trong tương lai có thể bay qua vùng biển Enceladus để kiểm tra dự đoán của tờ báo này về sự phong phú của các hợp chất bị oxy hóa trong đại dương”, Tiến sĩ Christopher Glein, đồng tác giả khác của nghiên cứu SwRI, cho biết. “Chúng ta phải thận trọng, nhưng tôi thấy rất phấn khích khi suy nghĩ liệu có thể có những dạng sống kỳ lạ tận dụng những nguồn năng lượng có vẻ là cơ bản cho hoạt động của Enceladus hay không.”
Nguồn truyện:
Tài liệu do Viện Nghiên cứu Tây Nam Bộ cung cấp . Lưu ý: Nội dung có thể được chỉnh sửa về kiểu dáng và độ dài.
Tham khảo Tạp chí :