Hành trình Khoa học, Không gian và Thời gian!
Các nhà thiên văn đã phát hiện ra một phân tử hiếm – phosphine – trong các đám mây của sao Kim. Trên Trái đất, khí này chỉ được tạo ra trong công nghiệp hoặc bởi các vi sinh vật phát triển mạnh trong môi trường không có oxy. Các nhà thiên văn học đã suy đoán trong nhiều thập kỷ rằng các đám mây cao trên sao Kim có thể là nơi trú ngụ của các vi khuẩn – không nổi trên bề mặt thiêu đốt nhưng cần chịu được tính axit rất cao. Việc phát hiện ra phosphine có thể chỉ ra sự sống ‘trên không’ ngoài trái đất như vậy.
Một nhóm các nhà thiên văn học quốc tế hôm nay đã công bố phát hiện ra một phân tử hiếm – phosphine – trong các đám mây của sao Kim. Trên Trái đất, khí này chỉ được tạo ra trong công nghiệp hoặc bởi các vi sinh vật phát triển mạnh trong môi trường không có oxy. Các nhà thiên văn học đã suy đoán trong nhiều thập kỷ rằng các đám mây cao trên sao Kim có thể là nơi trú ngụ của các vi khuẩn – không nổi trên bề mặt thiêu đốt nhưng cần chịu được tính axit rất cao. Việc phát hiện ra phosphine có thể chỉ ra sự sống ‘trên không’ ngoài trái đất như vậy.
Trưởng nhóm Jane Greaves của Đại học Cardiff ở Anh, người đầu tiên phát hiện ra dấu hiệu của phốt phát trong các quan sát từ Kính viễn vọng James Clerk Maxwell (JCMT) điều hành bởi Đài thiên văn Đông Á, tại Hawaii cho biết. Việc xác nhận khám phá của họ được yêu cầu sử dụng 45 ăng ten của Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA) ở Chile, một kính thiên văn nhạy hơn mà Đài quan sát Nam Âu (ESO) là đối tác. Cả hai cơ sở đều quan sát được Sao Kim ở bước sóng khoảng 1 mm, dài hơn nhiều so với mắt người có thể nhìn thấy – chỉ những kính thiên văn ở độ cao mới có thể phát hiện nó một cách hiệu quả.
Nhóm nghiên cứu quốc tế bao gồm các nhà nghiên cứu từ Anh, Mỹ và Nhật Bản ước tính rằng phosphine tồn tại trong các đám mây của Sao Kim với nồng độ nhỏ, chỉ khoảng 20 phân tử trong mỗi tỷ. Sau khi quan sát, họ chạy các tính toán để xem liệu những lượng này có thể đến từ các quá trình phi sinh học tự nhiên trên hành tinh hay không. Một số ý tưởng bao gồm ánh sáng mặt trời, khoáng chất thổi lên từ bề mặt, núi lửa hoặc sét, nhưng không ai trong số này có thể tạo ra bất kỳ nơi nào đủ gần. Những nguồn phi sinh học này được phát hiện tạo ra nhiều nhất một phần mười nghìn lượng photphin mà kính thiên văn nhìn thấy.
Nhóm nghiên cứu cho biết, để tạo ra lượng phosphine (bao gồm hydro và phốt pho) quan sát được trên sao Kim, các sinh vật trên cạn chỉ cần làm việc với khoảng 10% năng suất tối đa của chúng. Vi khuẩn Trái đất được biết là tạo ra photphin: chúng hấp thụ photphat từ khoáng chất hoặc vật liệu sinh học, thêm hydro và cuối cùng thải ra photphin. Bất kỳ sinh vật nào trên Sao Kim có thể sẽ rất khác so với những người anh em họ Trái đất của chúng, nhưng chúng cũng có thể là nguồn photphin trong khí quyển.
Mặc dù việc phát hiện ra phosphine trong các đám mây của sao Kim là một điều bất ngờ, nhưng các nhà nghiên cứu vẫn tự tin vào phát hiện của họ. “Thật tuyệt vời cho chúng tôi, các điều kiện ở ALMA rất tốt cho các quan sát tiếp theo trong khi sao Kim ở một góc thích hợp với Trái đất. Tuy nhiên, việc xử lý dữ liệu rất phức tạp, vì ALMA thường không tìm kiếm các hiệu ứng rất tinh tế trong các vật thể quá sáng như Venus, ”thành viên nhóm Anita Richards của Trung tâm Khu vực ALMA của Vương quốc Anh và Đại học Manchester cho biết. “Cuối cùng, chúng tôi nhận thấy rằng cả hai đài quan sát đều nhìn thấy điều giống nhau – sự hấp thụ mờ ở bước sóng thích hợp thành khí phosphine, nơi các phân tử bị ngược sáng bởi những đám mây ấm hơn bên dưới”, Greaves, người dẫn đầu nghiên cứu được công bố hôm nay cho biết thêm.
Một thành viên khác của nhóm, Clara Sousa Silva thuộc Viện Công nghệ Massachusetts ở Mỹ, đã nghiên cứu phosphine như một loại khí “đặc trưng sinh học” của sự sống không sử dụng oxy trên các hành tinh xung quanh các ngôi sao khác, bởi vì hóa học thông thường tạo ra rất ít chất này. Cô nhận xét: “Tìm thấy phosphine trên sao Kim là một phần thưởng bất ngờ! Khám phá đặt ra nhiều câu hỏi, chẳng hạn như làm thế nào để bất kỳ sinh vật nào có thể tồn tại. Trên Trái đất, một số vi khuẩn có thể đối phó với khoảng 5% axit trong môi trường của chúng – nhưng những đám mây của sao Kim hầu như hoàn toàn được làm bằng axit. “
Nhóm nghiên cứu tin rằng khám phá của họ rất có ý nghĩa vì họ có thể loại trừ nhiều cách thay thế để tạo ra phosphine, nhưng họ thừa nhận rằng việc xác nhận sự hiện diện của “sự sống” cần nhiều công việc hơn. Mặc dù các đám mây trên cao của sao Kim có nhiệt độ lên tới 30 độ C dễ chịu, chúng có tính axit cực cao – khoảng 90% axit sulfuric – đặt ra vấn đề lớn đối với bất kỳ vi khuẩn nào đang cố gắng tồn tại ở đó.
Nhà thiên văn học ESO và Giám đốc điều hành ALMA châu Âu Leonardo Testi, người không tham gia vào nghiên cứu mới, cho biết: “Việc sản xuất phốt phát phi sinh học trên sao Kim bị loại trừ bởi hiểu biết hiện tại của chúng tôi về hóa học phốt phát trong khí quyển của các hành tinh đá. Xác nhận sự tồn tại của sự sống trên bầu khí quyển của sao Kim sẽ là một bước đột phá lớn đối với sinh học thiên văn; do đó, điều cần thiết là phải theo dõi kết quả thú vị này bằng các nghiên cứu lý thuyết và quan sát để loại trừ khả năng phốt phát trên các hành tinh đá cũng có thể có nguồn gốc hóa học khác với trên Trái đất. “
Nhiều quan sát hơn về Sao Kim và các hành tinh đá bên ngoài Hệ Mặt trời của chúng ta, bao gồm cả với Kính viễn vọng Cực lớn sắp ra mắt của ESO, có thể giúp thu thập manh mối về cách phosphine có thể tạo ra trên chúng và góp phần tìm kiếm các dấu hiệu của sự sống ngoài Trái đất.
Nghiên cứu này đã được trình bày trong bài báo “Khí Phosphine trong các tầng mây của sao Kim” xuất hiện trên tạp chí Nature Astronomy .
Nhóm nghiên cứu bao gồm Jane S. Greaves (Trường Vật lý & Thiên văn, Đại học Cardiff, Vương quốc Anh [Cardiff]), Anita MS Richards (Trung tâm Vật lý Thiên văn của Ngân hàng Jodrell, Đại học Manchester, Vương quốc Anh), William Bains (Khoa Trái đất, Khoa học Khí quyển và Hành tinh, Viện Công nghệ Massachusetts, Hoa Kỳ [MIT]), Paul Rimmer (Khoa Khoa học Trái đất và Vật lý Thiên văn Cavendish, Đại học Cambridge và Phòng thí nghiệm Sinh học Phân tử MRC, Cambridge, Vương quốc Anh), Hideo Sagawa (Khoa Vật lý Thiên văn và Khoa học khí quyển, Đại học Kyoto Sangyo, Nhật Bản), David L. Clements (Khoa Vật lý, Đại học Hoàng gia London, Vương quốc Anh [Imperial]), Sara Seager (MIT), Janusz J. Petkowski (MIT), Clara Sousa-Silva (MIT) , Sukrit Ranjan (MIT), Emily Drabek-Maunder (Cardiff và Đài quan sát Hoàng gia Greenwich, London, Vương quốc Anh), Helen J.Fraser (Trường Khoa học Vật lý, Đại học Mở, Milton Keynes, Vương quốc Anh), Annabel Cartwright (Cardiff), Ingo Mueller-Wodarg (Imperial), Zhuchang Zhan (MIT), Per Friberg (EAO / JCMT), Iain Coulson (EAO / JCMT), E’lisa Lee (EAO / JCMT) và Jim Hoge (EAO / JCMT).
Một bài báo kèm theo của một số thành viên trong nhóm, có tiêu đề “Bầu khí quyển dưới sao Kim như một kho chứa sự sống vi sinh vật bị hút ẩm: Vòng đời được đề xuất cho sự tồn tại của sinh quyển trên không sao Kim”, được xuất bản trên Astrobiology vào tháng 8 năm 2020. Một nghiên cứu liên quan khác của một số của cùng các tác giả, “Phosphine as a Biosignature Gas in Exoplanet Atmospheres”, được xuất bản trên tạp chí Astrobiology vào tháng 1 năm 2020.
Nguồn truyện:
Tài liệu do ESO cung cấp . Lưu ý: Nội dung có thể được chỉnh sửa về kiểu dáng và độ dài.
Tài liệu tham khảo Tạp chí :