Kể từ khi con người nhìn lên bầu trời đêm, chúng ta đã tò mò về sự sống ngoài Trái đất. Các nhà khoa học hiện nay biết rằng có một số nơi trong hệ mặt trời có thể có những điều kiện thích hợp cho sự sống. Một trong số đó là mặt trăng Europa của Sao Mộc, một thế giới hấp dẫn với đại dương nước lỏng có vị mặn dưới bề mặt - có lẽ nhiều gấp đôi lượng nước lỏng của tất cả các đại dương trên Trái đất cộng lại. Tuy nhiên, các nhà khoa học vẫn chưa xác nhận liệu đại dương của Europa có chứa các hóa chất cần thiết cho sự sống hay không, đặc biệt là carbon - thành phần phổ biến tạo nên sự sống như chúng ta biết.

Giờ đây, các nhà thiên văn học sử dụng Kính viễn vọng Không gian James Webb đã phát hiện ra carbon trên bề mặt Europa và carbon có khả năng có nguồn gốc từ đại dương này. Phát hiện này gợi ý về khả năng tồn tại môi trường có thể sinh sống được trong đại dương của Europa.

Quả cầu màu xanh trắng trên nền đen gợi nhớ đến bức ảnh Trái đất nổi tiếng "Blue Marble" từ không gian. Các cạnh của quả cầu bị mờ và khuếch tán, với phần lớn bán cầu bắc hướng về phía người quan sát xuất hiện dưới dạng các mảng màu xanh đậm. Một mảng trắng lớn hình lưỡi liềm chạy dọc theo phía bên trái của Nam bán cầu đối diện với người quan sát và một mảng trắng hình cầu lớn hơn bao phủ các vĩ độ trung bình ở phía bên phải của Nam bán cầu. Những vùng màu xanh nhạt bao quanh những mảng trắng này ở Nam bán cầu.

Mặt trăng Europa của sao Mộc là một trong số ít thế giới trong hệ mặt trời có thể chứa đựng sự sống. Nghiên cứu trước đây đã chỉ ra rằng bên dưới lớp băng nước của nó là một đại dương nước lỏng có vị mặn và đáy biển đầy đá. Tuy nhiên, các nhà khoa học hành tinh vẫn chưa xác nhận liệu đại dương này có chứa các chất hóa học cần thiết cho sự sống hay không, đặc biệt là carbon.

Sử dụng dữ liệu từ Kính viễn vọng Không gian James Webb của NASA, các nhà thiên văn học đã phát hiện ra khí carbon dioxide trong một khu vực cụ thể trên bề mặt băng của Europa. Phân tích cho thấy carbon có khả năng đến từ đại dương dưới lòng đất chứ không phải do thiên thạch hoặc các nguồn bên ngoài khác cung cấp. Hơn nữa, sự lắng đọng của nó là gần đây về mặt địa chất. Phát hiện này có ý nghĩa quan trọng đối với khả năng sinh sống của đại dương Europa.

"Trên Trái đất, sự sống yêu cầu sự đa dạng hóa học—càng nhiều càng tốt. Chúng ta là sự sống dựa trên carbon. Hiểu biết về tính chất hóa học của đại dương Europa sẽ giúp chúng ta xác định liệu nó có thù địch với sự sống như chúng ta biết hay không, hay liệu nó có phải là một nơi tuyệt vời cho sự sống hay không," Geronimo Villanueva thuộc Trung tâm Du hành Vũ trụ Goddard của NASA ở Greenbelt, Maryland, tác giả chính của một trong hai bài báo riêng biệt mô tả khám phá này, cho biết.

"Bây giờ chúng tôi tin rằng chúng tôi có bằng chứng quan sát cho thấy carbon mà chúng tôi nhìn thấy trên bề mặt Europa đến từ đại dương. Đây không phải là chuyện nhỏ. Carbon là một nguyên tố thiết yếu cho các sinh vật sống", Samantha Trumbo của Đại học Cornell ở Ithaca, New York, đồng thời là tác giả chính của bài báo thứ hai phân tích dữ liệu, cho biết thêm.

Cơ quan Hàng không và Vũ trụ Quốc gia (NASA) có kế hoạch phóng tàu vũ trụ "Europa Clipper". Tàu vũ trụ sẽ tiến hành hàng chục chuyến bay ngang qua Europa để nghiên cứu sâu hơn xem Europa có những điều kiện thích hợp cho sự tồn tại của sự sống hay không.

Sự kết nối giữa bề mặt và đại dương

T AGPH74

Webber phát hiện ra rằng khu vực có hàm lượng carbon dioxide cao nhất trên bề mặt Europa là khu vực được gọi là "Tara Regio". Lớp băng bề mặt đã bị phá vỡ và có khả năng đã xảy ra sự trao đổi vật chất giữa đại dương dưới lòng đất và bề mặt băng.

Trumbo giải thích: “Các quan sát trước đây của Kính viễn vọng Không gian Hubble cho thấy bằng chứng về việc khai thác muối từ đại dương tại Tara Riggio. Giờ đây, chúng tôi cũng đang thấy nồng độ carbon dioxide đáng kể ở đó. Chúng tôi nghĩ điều đó có nghĩa là carbon cuối cùng có thể có nguồn gốc từ đại dương bên trong”. Villanueva nói: “Các nhà khoa học đang tranh luận về mức độ kết nối của đại dương Europa với bề mặt của nó. Tôi nghĩ câu hỏi đó là động lực lớn cho việc khám phá Europa”. “Điều này cho thấy ngay cả trước khi chúng ta khoan xuyên qua lớp băng để có được bức tranh đầy đủ, chúng ta có thể tìm hiểu được điều gì đó cơ bản về thành phần của đại dương.”

Hai nhóm đã xác định lượng khí carbon dioxide bằng cách sử dụng dữ liệu từ Thiết bị Trường tích hợp Máy quang phổ cận hồng ngoại Webb (NIRSpec). Chế độ thiết bị này có thể cung cấp quang phổ với độ phân giải 200x200 dặm (320x320 km) trên bề mặt có đường kính 1.944 dặm của Europa, cho phép các nhà thiên văn xác định vị trí của các hóa chất cụ thể.

Carbon dioxide không ổn định trên bề mặt Europa. Do đó, các nhà khoa học cho biết, carbon dioxide có khả năng được cung cấp trong thời gian địa chất gần đây - một kết luận được củng cố bởi nồng độ carbon dioxide ở một khu vực có địa hình trẻ.

Heidi Hammel thuộc Hiệp hội các trường đại học nghiên cứu thiên văn học cho biết: "Những quan sát này chỉ chiếm vài phút thời gian của đài quan sát và thậm chí trong khoảng thời gian ngắn này, chúng tôi đã có thể hoàn thành công trình khoa học rất quan trọng. Công trình này cung cấp manh mối đầu tiên cho tất cả khoa học tuyệt vời về hệ mặt trời mà chúng ta có thể thực hiện với kính thiên văn Webb." Cô ấy là một nhà khoa học liên ngành của Webb, người dẫn đầu các quan sát thời gian được đảm bảo theo chu kỳ đầu tiên của Webb về hệ mặt trời.

Nhóm của Villanueva cũng tìm kiếm bằng chứng về các luồng hơi nước phun ra từ bề mặt Europa. Các nhà nghiên cứu sử dụng Kính viễn vọng Không gian Hubble của NASA đã báo cáo những phát hiện sơ bộ về các luồng khí vào năm 2013, 2016, 2017 và 2018. Tuy nhiên, việc tìm kiếm bằng chứng thuyết phục rất khó khăn.

Dữ liệu Webb mới không cho thấy bằng chứng nào về hoạt động của chùm tia, cho phép nhóm của Villanueva đặt giới hạn trên chặt chẽ về tốc độ vật liệu có thể được đẩy ra. Tuy nhiên, nhóm nghiên cứu nhấn mạnh rằng việc thiếu khả năng phát hiện không loại trừ khả năng xảy ra một chùm khói.

"Có khả năng là các luồng khí này có thể thay đổi và bạn chỉ nhìn thấy chúng vào một số thời điểm nhất định. Chúng tôi có thể nói chắc chắn 100% rằng chúng tôi đã không phát hiện ra các luồng khí này tại Europa trong quá trình quan sát bằng kính thiên văn Webb." Những phát hiện này có thể giúp cung cấp thông tin cho nghiên cứu về sứ mệnh Europa Clipper của NASA và chuyến thám hiểm Mặt trăng băng giá sao Mộc (JUICE) sắp tới của Cơ quan Vũ trụ Châu Âu (ESA).

Hai bài báo sẽ được xuất bản trên tạp chí Khoa học vào ngày 21 tháng 9.

Kính viễn vọng Không gian James Webb là đài quan sát khoa học vũ trụ quan trọng nhất thế giới. Webb đang làm sáng tỏ những bí ẩn của hệ mặt trời, quan sát các thế giới xa xôi xung quanh các ngôi sao khác và khám phá cấu trúc cũng như nguồn gốc bí ẩn của vũ trụ cũng như vị trí của chúng ta trong đó. Kính viễn vọng Webb là một chương trình quốc tế do NASA dẫn đầu với các đối tác bao gồm Cơ quan Vũ trụ Châu Âu (ESA) và Cơ quan Vũ trụ Canada.