Một nhóm các nhà nghiên cứu thuộc NASA và các trường đại học đã lần đầu tiên khám phá thấy mêtan trong khí quyển của sao Hỏa. Phát hiện này cho thấy hành tinh này vẫn đang hoạt động về mặt sinh học hoặc địa chất.
Nhóm nghiên cứu phát hiện thấy mêtan trong khí quyển của sao Hỏa bằng cách quan sát một cách cẩn thận trong vài năm sao Hỏa bằng Kính viễn vọng hồng ngoại của NASA và Kính viễn vọng W.M. Keck, cả hai nằm tại Mauna Kea, Hawaii. Nhóm nghiên cứu sử dụng kính quang phổ trên các kính viễn vọng để phân ánh sáng thành những màu sắc thành phần, giống như một lăng kính phản xạ ánh sáng trắng thành một cầu vồng. Nhóm nghiên cứu nhận thấy 3 thuộc tính quang phổ gọi là đường hút là dấu hiện rõ ràng của mêtan.
Michael Mumma thuộc Trung tâm không gian Goddard tại Greenbelt, Md cho biết: “Mêta bị nhanh chóng phá hủy trong khí quyển sao Hỏa theo nhiều cách, vì vậy phát hiện về lượng mêta đáng kể ở bán cầu Bắc của sao Hỏa năm 2003 cho thấy quá trình nào đó diễn ra giải phóng loại khí này. Giữa mùa hè miền Bắc, mêtan được giải phóng với tỷ lệ tương đương với lượng hydrocacbon rỉ ra tại Mũi Coal Oil, Santa Barbara, Calif." Mumma là tác giả chính của bài báo mô tả nghiên cứu này được công bố trên tạp chí Science Express
Mêtan, bốn nguyên tử hydro liên kết với một nguyên tử cácbon, là thành phần chính của khí tự nhiên trên Trái Đất. Các nhà sinh vật học vũ trụ rất quan tâm đến dữ liệu này vì các sinh vật giải phóng một phần lớn mêtan của Trái Đất khi chúng tiêu hóa các chất dinh dưỡng. Tuy nhiên, các quá trình địa chất, ví dự như oxy hóa sắt, cũng giải phóng mêtan.
Mumma cho biết: “Hiện nay, chúng tôi không có đủ thông tin để xác định liệu đó là quá trình sinh vật học hoặc địa chất hoặc – hoặc cả hai – tạo ra mêtan trên sao Hỏa. Nhưng điều này cho chúng ta biết rằng hành tinh này vẫn hoạt động, ít nhất là về mặt địa chất. Cứ như sao Hỏa đang thách thức chúng ta “này, hãy tìm hiểu ý nghĩa của hiện tượng này”.
Nếu đời sống vi sinh vật trên sao Hỏa tạo ra mêtan, chúng có thể nằm sâu bên dưới bề mặt nơi đủ ấm để nước lỏng tồn tại. Nước lỏng cần thiết cho tất cả các dạng sống, và là nguồn năng lượng và cung cấp cácbon.
| Bức ảnh cho thấy sự tập trung của Mêtan được phát hiện trên Sao Hỏa. (Ảnh: NASA) |
Mumma cho biết: “Trên Trái Đất, vi sinh vật phát triển mạng ở độ sâu 1,2 đến 1,9 dặm bên dưới lưu vực Witwatersrand, Nam Phi, nơi tính phóng xạ tự nhiên chia phân tử nước thành phân tử hydro và oxy. Các vi sinh vật sử dụng hydro cho năng lượng. Rất có khả năng những vi sinh vật tương tự có thể sống sót trong hàng tỷ năm bên dưới bề mặt băng giá của sao Hảo, nơi nước ở dạng lỏng, phóng xạ cung cấp năng lượng cácbon, và cacbon đioxit cung cấp cácbon. Khí, giống như mêtan, tích lũy từ những khu vực như vậy dưới lòng đất có thể được giải phóng vào khí quyển nếu vết nứt xuất hiện trong những mùa ấm ấp, liên kết những khu vực sâu trong lòng đất với khí quyển”.
Rất có thể một quá trình địa chất tạo ra mêtan trên sao Hỏa. Trên Trái Đất, sự chuyển hóa sắt oxit thành nhóm khoáng chất xecpectin tạo ra mêtan, và trên sao Hỏa quá trình này có thể xảy ra sử dụng nước, cácbon đioxit và sức nóng bên trong của hành tinh. Mặc dù không có bằng chứng về sự hoạt động của núi lửa trên sao Hỏa ngày nay, nhưng mêtan bị kẹt trong những tảng băng được gọi là clathrates có thể được giải phóng.
Đồng tác giả Geronimo Villanueva thuộc Đại học Catholic Hoa Kỳ tại Washington cho biết: “Chúng tôi đã quan sát và vẽ biểu đồ nhiều nơi tập trung mêtan trên sao Hỏa, một trong số đó giải phóng khoảng 19.000 tấn mêtan. Mêtan được giải phóng trong những mùa ấm, mùa xuân và mùa hè, có thể vì băng che những vết nứt tan ra cho phép mêtan rỉ vào không khí”.
Theo nhóm nghiên cứu, những vùng tập trung mêtan được quan sát thấy trên những khu vực có bằng chứng về băng đáy cổ đại hoặc dòng nước chảy. Những vùng này xuất hiện ở những khu vực bán cầu Bắc của sao Hỏa như phía Đông Arabia Terra, khu vực Nili Fossae, góc phần tư Đông Nam của Syrtis Major, một núi lửa cổ đại kéo dài 745 dặm.
Một phương pháp kiểm tra liệu có phải sự sống tạo ra mêtan hay không đó là kiểm tra tỷ lệ đồng vị. Đồng vị của một nguyên tố có thuộc tích hóa học khác biệt, và sinh vật sống thường sử dụng đồng vị nhẹ hơn. Một hóa chất gọi là đơteri là phiên bản nặng hơn của hydro. Mêtan và nước được giải phóng trên sao hỏa có tỷ lệ đồng vị hydro và cacbon riêng biệt nếu sự sống là nguyên nhân của hiện tượng giải phóng mêtan. Phải cần đến những nỗ lực trong tương lai, như phòng thí nghiệm khoa học sao Hỏa của NASA, để tìm hiểu nguồn gốc của mêtan trên sao Hỏa.
Nghiên cứu được Chương trình thiên văn học hành tinh tại Trụ sở NASA tại Washington và Học viện sinh vật học vũ trụ tai Trung tâm nghiên cứu Ames của NASA tại Field, Calif tài trợ. Đại học Hawaii chịu trách nhiệm quản lý Kính viễn vọng hồng ngoại của NASA.