Buzz
(Tổ Quốc) - Việc tìm kiếm oxy trong khí quyển của một hành tinh có thể là một dấu hiệu cho thấy sự sống đang tồn tại.
Trên Trái Đất, sinh vật quang hợp hấp thụ carbon dioxide, ánh sáng Mặt Trời và nước để tạo ra đường và tinh bột, sản phẩm phụ của quá trình này là oxy. Vì vậy, việc phát hiện oxy trên hành tinh khác sẽ gây ra sự phấn khích trong cộng đồng khoa học.
Tuy nhiên, việc xuất hiện oxy trong khí quyển của một hành tinh xa lạ không nhất thiết là dấu hiệu của sự sống. Điều này chỉ có ý nghĩa nếu chúng ta có thể loại trừ các nguyên nhân khác đã tạo ra oxy.
Trái Đất hiện có mức độ oxy bão hòa, chiếm 46% của lớp vỏ và một tỷ lệ tương tự của lớp phủ, trong khi khí quyển chứa khoảng 20% oxy.
Sự hiện diện của oxy trên Trái Đất bắt nguồn từ Sự kiện Oxygen Lớn (GOE) khoảng hai tỷ năm trước. Vi khuẩn cổ đại đã tiến hóa để sử dụng ánh sáng Mặt Trời trong quá trình quang hợp, và oxy là sản phẩm của quá trình này.
Vì vậy, việc phát hiện oxy trong khí quyển của hành tinh ngoài hành tinh chỉ cho thấy sự sống có thể tồn tại. Cuộc sống đơn giản có thể đang tồn tại trong các đại dương của hành tinh, hấp thụ ánh sáng Mặt Trời và thải ra oxy.
Tuy nhiên, nghiên cứu mới đã xác định được một nguồn oxy không phụ thuộc vào sự sống.
Bài báo nghiên cứu có tiêu đề là 'Sản xuất oxy phân tử phi sinh học — Con đường ion từ sulfur dioxide', đã được xuất bản trên tạp chí Science Advances. Tác giả chính là Måns Wallner, một sinh viên nghiên cứu về vật lý tại Đại học Gothenburg ở Thụy Điển.
Các nhà nghiên cứu đã phát hiện một nguồn oxy phi sinh học từ sulfur dioxide. Lưu huỳnh không phải là hiếm trên các thiên thể và do núi lửa sản sinh ra lưu huỳnh, bơm vào khí quyển, vì vậy các hành tinh ngoài Trái Đất có thể có oxy trong khí quyển của chúng mà không cần đến sự sống.
Thay vào đó, bức xạ năng lượng cao từ một ngôi sao có thể làm ion hóa phân tử sulfur dioxide. Công thức của sulfur dioxide là SO2, và khi nó bị ion hóa, phân tử sẽ tự sắp xếp lại thành một 'hệ thống tích điện dương kép'. Sau đó, nó có dạng tuyến tính với các nguyên tử oxy ở cạnh nhau và lưu huỳnh ở phía đầu kia. Điều này được gọi là chuyển vùng, khi các nguyên tử oxy tự do trôi lộn trong các quỹ đạo hỗn loạn cho đến khi lắng xuống thành các hợp chất mới.
'Khi bị ion hóa kép, hai trong số các electron liên kết trong phân tử sẽ bị đẩy ra và có thể dẫn đến sự thay đổi góc giữa các nguyên tử trong phân tử', tác giả chính Wallner cho biết trong một thông cáo báo chí.
'Hơn nữa, cũng rất quan trọng trong trường hợp hiện tại, chuyển vùng có thể xảy ra, khi các nguyên tử chuyển vị trí cho nhau và phân tử có một hình dạng hoàn toàn mới'.
Tuy nhiên, các thành phần của phân tử có thể không chuyển đổi lại thành SO2. Thay vào đó, lưu huỳnh có thể bị phá vỡ và một phân tử oxy tích điện dương đơn giản vẫn có thể tồn tại. Sau đó, điện tích dương có thể được trung hòa bằng cách thu hút một electron từ một phân tử khác.
Con đường dẫn đến oxy này có thể giải thích một số lượng oxy mà chúng ta tìm thấy ở những nơi khác. Io, Ganymede và Europa đều có oxy trong khí quyển của chúng, và chuyển vùng có thể là nguyên nhân.
Io là nơi có nhiều núi lửa - nơi có nhiều núi lửa nhất trong Hệ Mặt Trời - nên sự sống bị loại trừ ở đó. Ganymede và Europa có đại dương dưới bề mặt, vì vậy chúng có khả năng chứa đựng sự sống. Nhưng sự sống đó không thể xây dựng bầu không khí oxy như sự sống trên Trái Đất. Cần có một lời giải thích khác để giải thích về lượng oxy được tìm thấy trên những Mặt Trăng này.
Theo các nhà nghiên cứu, con đường oxy này cũng có thể xảy ra trên Trái Đất. Raimund Feifel, đồng tác giả của bài báo báo cáo kết quả nghiên cứu cho biết: “Chúng tôi cũng đề xuất trong bài báo của mình rằng điều này xảy ra tự nhiên trên Trái Đất'.
Con đường hình thành oxy ion này cũng có thể hoạt động đối với các phân tử khác, và đó là bước tiếp theo dành cho các nhà nghiên cứu. Họ muốn biết liệu các phân tử khác như carbon diselenide có bị ion hóa kép hay không.
Feifel cho biết: “Chúng tôi muốn xem liệu điều đó có xảy ra sau đó không, hay đó chỉ là một sự trùng hợp ngẫu nhiên với sulfur dioxide'.
Một bài báo năm 2014 đã trình bày bằng chứng về oxy phân tử được tạo ra từ CO2 khi tiếp xúc với tia UV năng lượng cao.
Trong một bài báo năm 2015, các nhà nghiên cứu Nhật Bản đã chỉ ra rằng ánh sáng tia cực tím gần có thể tạo ra O2 trên các hành tinh khi tương tác với nước bằng cách sử dụng Titania (titanium dioxide) làm chất xúc tác.
Những phát hiện này giúp giải thích lý do Trái Đất có một ít oxy trong khí quyển trước Sự kiện Oxygen Lớn (GOE). Kính viễn vọng không gian James Webb đã đóng vai trò quan trọng trong ngữ cảnh cho nghiên cứu này. Việc nghiên cứu khí quyển của các hành tinh ngoại hành là một trong những mục tiêu khoa học của kính thiên văn này, và với các công cụ hồng ngoại mạnh mẽ, nó đã sẵn sàng để phát hiện cấu trúc hóa học của khí quyển trên các hành tinh ngoại hành.
Tham khảo: Earthlymission; Nature; NASA
