Làm sao sự sống ngoài hành tinh có thể tồn tại nếu không có nước?

Cuộc tìm kiếm sự sống ngoài Trái Đất từ trước đến nay luôn tuân theo một nguyên tắc bất thành văn: tìm kiếm những nơi có nước lỏng. Nước được coi là yếu tố then chốt, là nền tảng cho mọi sự sống như chúng ta biết.

Tuy nhiên, một nghiên cứu đột phá từ Viện Công nghệ Massachusetts (MIT) vừa công bố trên Kỷ yếu của Viện Hàn lâm Khoa học Quốc gia Hoa Kỳ đã đề xuất một ý tưởng táo bạo: nếu người ngoài hành tinh không cần nước thì sao? Thay vì chỉ tập trung vào nước, các nhà khoa học giờ đây đang hướng đến một loại vật chất hoàn toàn khác biệt: chất lỏng ion.

Khám phá đầy hấp dẫn này không chỉ mở ra một chân trời mới cho ngành sinh học vũ trụ mà còn đặt ra những câu hỏi sâu sắc về định nghĩa của "sự sống" và cách chúng ta tiếp cận nó. Đề xuất này, nếu được xác nhận, sẽ mở rộng đáng kể "vùng có thể sinh sống" của các hành tinh, bao gồm cả những hành tinh có môi trường khắc nghiệt mà chúng ta từng cho là vô vọng.

Vùng có thể sinh sống: Không chỉ có nước

Theo các tiêu chuẩn hiện hành, một hành tinh được coi là "có thể sinh sống" khi nó nằm trong một khu vực đủ gần ngôi sao của nó để nước lỏng có thể tồn tại ổn định trên bề mặt.

Mặc dù sở thích của chúng ta đối với nước là điều dễ hiểu, vì mọi sự sống trên Trái Đất đều phụ thuộc vào nó, nhưng Rachana Agrawal, tác giả chính của nghiên cứu và là nghiên cứu sinh sau tiến sĩ tại MIT, cho rằng đã đến lúc chúng ta phải suy nghĩ rộng hơn.

"Chúng tôi cho rằng nước là thiết yếu cho sự sống vì đó là điều sự sống trên Trái Đất cần", Agrawal chia sẻ. "Nhưng nếu nhìn rộng hơn, chúng ta thấy rằng thứ chúng ta cần là một chất lỏng có thể thực hiện quá trình trao đổi chất của sự sống".

Chất lỏng ion chính là câu trả lời tiềm năng cho vấn đề này. Đây là một loại vật liệu có khả năng duy trì trạng thái lỏng ổn định ở nhiệt độ cao và áp suất thấp, những điều kiện mà nước lỏng không thể chịu được.

Nhờ đặc tính này, chất lỏng ion có thể tạo ra một môi trường lý tưởng cho các phân tử sinh học tồn tại và phát triển, ngay cả trên các hành tinh có môi trường khắc nghiệt như Sao Kim.

Từ Sao Kim đến "hộp Pandora" của các khả năng

Ý tưởng về chất lỏng ion được nhen nhóm từ một dự án ban đầu nhằm tìm hiểu môi trường khí độc hại của Sao Kim. Hành tinh này được bao phủ bởi những đám mây axit sulfuric, một sản phẩm phụ phổ biến của hoạt động núi lửa. Khi nhóm nghiên cứu cố gắng chiết xuất các hợp chất hữu cơ từ axit sulfuric, họ luôn nhận thấy có một lớp chất lỏng cứng đầu còn sót lại.

"Từ đó, chúng tôi đã thực hiện một bước đi sáng tạo và suy nghĩ về ý nghĩa của điều này", Agrawal nói. "Núi lửa trên Trái Đất sản sinh ra axit sulfuric, và các hợp chất hữu cơ đã được tìm thấy trên các tiểu hành tinh và các thiên thể khác. Vì vậy, điều này dẫn chúng tôi đến việc xem xét liệu chất lỏng ion có thể hình thành và tồn tại tự nhiên trên các ngoại hành tinh hay không".

Trong nghiên cứu này, các nhà khoa học đã mô phỏng quá trình hình thành chất lỏng ion một cách tự nhiên. Họ trộn nhiều hợp chất hữu cơ chứa nitơ với axit sulfuric trong đá bazan, một loại đá phổ biến trên các hành tinh đá.

Phản ứng được thực hiện trong điều kiện áp suất thấp và nhiệt độ cao, mô phỏng thời tiết trên Sao Kim. Kết quả thật đáng ngạc nhiên: các thí nghiệm này đã tạo ra chất lỏng ion ở nhiệt độ lên tới 180 độ C và áp suất cực thấp. .

"Chúng tôi rất ngạc nhiên khi chất lỏng ion có thể hình thành trong nhiều điều kiện khác nhau như vậy," đồng tác giả nghiên cứu Sara Seager, nhà vật lý thiên văn tại MIT, chia sẻ. Bà cũng nhấn mạnh rằng chất lỏng ion bền bỉ hơn đáng kể so với nước.

Nếu những "ốc đảo" chất lỏng ion này có thể tồn tại trên bề mặt hành tinh trong hàng ngàn năm, chúng có thể trở thành nơi trú ngụ cho các dạng sống đơn giản, hoàn toàn khác với những gì chúng ta từng biết.

Viết lại kịch bản tìm kiếm sự sống

Khám phá này có ý nghĩa vô cùng sâu sắc, bởi nó thách thức những giả định cơ bản mà chúng ta đã tuân theo trong suốt quá trình tìm kiếm sự sống ngoài Trái Đất. Trong nhiều năm, chúng ta đã giới hạn tầm nhìn của mình vào những hành tinh giống Trái Đất, nơi có thể có nước lỏng, nhưng vũ trụ rộng lớn hơn nhiều và có thể có những dạng sống đã thích nghi với các môi trường hoàn toàn khác biệt.

"Chúng tôi vừa mở ra chiếc hộp Pandora chứa đầy những nghiên cứu mới", Seager nói. Và quả thực, nghiên cứu này sẽ thúc đẩy các nhà khoa học khám phá những hành tinh và mặt trăng mà trước đây bị coi là không thể hỗ trợ sự sống.

Nó cũng có thể giúp chúng ta giải thích các tín hiệu kỳ lạ từ những nơi xa xôi mà không phù hợp với các mô hình sinh học dựa trên nước. Có lẽ, những dạng sống ngoài hành tinh sẽ không hề giống với bất cứ thứ gì chúng ta từng tưởng tượng, và chính sự khác biệt đó sẽ là chìa khóa để chúng ta tìm thấy chúng.