Hòn đá tới từ quá khứ này đã chỉ dẫn hướng đi cho tương lai của cả loài người

  •  
  • 575

Hòn đá này đến từ sao Hỏa và đâm xuống Nam Cực.

Hành trình của hòn đá này từ hành tinh đỏ đến vùng đồng bằng băng giá ở Trái đất là một chặng đường dài. Khoảng 17 triệu năm trước, một tảng đá siêu to khổng lồ đã va chạm với sao Hỏa, tạo ra một lỗ hổng ở mặt bên của hành tinh này và làm văng ra vô số mảnh vụn khắp hệ mặt trời. Đống đổ nát đã lao đi với tốc độ hơn 5km/giây, thoát khỏi lực hấp dẫn của hành tinh đỏ và chạy trốn vào vũ trụ.

Sau đó, khoảng 13.000 năm trước, một mảnh của đống đổ nát đó đã rơi xuống gần một sườn núi hình chữ Y ở Dãy núi Xuyên Nam cực (Transantarctic Mountains), nơi được gọi là vùng Đồi Allan. Khu vực này luôn được bao phủ trong các lớp tuyết, thường được các nhà khoa học mệnh danh là "thiên đường thiên thạch". Bởi vì các dải băng đang di chuyển ở phía Đông Nam Cực thường va vào dãy núi tại đây, tạo thành một khu vực tự nhiên chuyên thu thập các loại đá tới từ không gian.

Không nơi nào khác trên hành tinh cung cấp nhiều vật chất từ thế giới khác như vùng đồng bằng băng giá và hoang vắng ở Nam Cực. Hơn 22.000 hòn đá đến từ không gian đã được tìm thấy trên lục địa này, cung cấp cho các nhà khoa học một cơ hội để nghiên cứu sự hình thành hệ mặt trời. Nhưng viên đá sao Hỏa được phát hiện ở Đồi Allan đã trở thành thứ nổi tiếng nhất.

“Di sản lớn nhất của hòn đá đó là về cơ bản, nó đã thúc đẩy một lượng lớn những gì đang xảy ra trong lĩnh vực khoa học hành tinh”, Gretchen Benedix, nhà địa chất học chiêm tinh tại Đại học Curtin ở Tây Úc, nhận định.

Mảnh thiên thạch có kích thước chỉ bằng củ khoai tây, được đặt tên là ALH84001, đã nằm yên trên bề mặt sườn núi trong hàng thiên niên kỷ. Mãi cho đến khi nó được Roberta Score, một thành viên của Tổ chức Tìm kiếm Thiên thạch ở Nam Cực (Ansmet), phát hiện vào ngày 27 tháng 12 năm 1984. Chín năm sau, một nhóm các nhà khoa học của NASA đã xác định tảng đá có nguồn gốc từ sao Hỏa, đồng thời đưa ra bằng chứng cho thấy nó có từ thời kỳ hình thành của hành tinh này vào khoảng 4 tỷ năm trước, khi nước còn tồn tại trên bề mặt của nó.

Hòn đá đã châm ngòi cho một cuộc cách mạng trong lĩnh vực sinh vật học vũ trụ, thôi thúc mọi người săn tìm sự sống bên ngoài Trái đất, điều mà ngày nay người ta vẫn cảm nhận được khi tàu thám hiểm Perseverance của NASA đi dạo quanh trên bề mặt sao Hỏa. Nó mang đến cho các nhà khoa học một lộ trình hữu hình để trả lời một trong những câu hỏi lớn nhất: Liệu sự sống có tồn tại ở những nơi khác trong vũ trụ hay không?

Những câu trả lời dự kiến đầu tiên đã được đưa ra khi các nhà khoa học tại Trung tâm Vũ trụ Johnson (JSC) của NASA quyết định mổ xẻ tảng đá từ Nam Cực vào năm 1996.

Việc bẻ khóa bí mật của ALH84001 giống như mở một cánh cổng đến một hành tinh cách xa chúng ta hơn 225 triệu km.

Nhiều nhóm nghiên cứu đã thử làm như vậy kể từ khi hòn đá được phát hiện, nhưng thành tựu chỉ được ghi nhận khi nó đến tay nhà địa chất học của NASA, David McKay, người mà tên của ông sau này đã mãi mãi được liên kết với khối đá tới từ sao Hỏa. McKay đã từng làm việc trong chương trình mặt trăng Apollo, nghiên cứu bụi mặt trăng và rất thành thạo trong việc nghiên cứu các mẫu vật đến từ các hành tinh khác.

Nhóm cộng sự của ông tại JSC đã tiến hành kiểm tra các thành phần hóa học của ALH84001 vào đầu những năm 90, với hy vọng tìm ra những gì đã xảy ra trên hành tinh đỏ 4 tỷ năm trước. Khi nghiên cứu hòn đá, nhóm nghiên cứu đã phát hiện ra các khoáng chất cacbonat và các cấu trúc vi mô giống giun bất thường bên trong.

Họ cho rằng những con giun có thể là vi khuẩn nano đã hóa thạch - bằng chứng về sự sống ngoài hành tinh.

Vài ngày trước khi nhóm của McKay công bố nghiên cứu của mình trên tạp chí Science, Tổng thống Mỹ Bill Clinton đã đứng trước đám đông giới truyền thông ở Bãi cỏ phía Nam tại Nhà Trắng, tiết lộ giả thuyết thay đổi thế giới này. “Nếu khám phá này được xác nhận”, ông Clinton nói khi đó, “thì đó chắc chắn sẽ là một trong những hiểu biết sâu sắc nhất về vũ trụ của chúng ta mà khoa học từng khám phá”.

Ngay lập tức, tiêu đề các bài báo trong ngày đua nhau hô hào lên rằng các nhà khoa học đã tìm thấy "bằng chứng về sự sống nguyên thủy trên sao Hỏa sơ khai". Nhưng chính bản thân các nhà khoa học lại không nghĩ vậy.

Vào thời điểm đó, Everett Gibson, một nhà khoa học hành tinh tại JSC và là đồng tác giả của báo cáo, cho biết nhóm nghiên cứu đang "đưa bằng chứng này ra cộng đồng khoa học để các nhà điều tra khác xác minh, nâng cao vấn đề, tấn công hoặc bác bỏ nếu họ có thể - như một phần của quy trình khoa học”.

Gibson hy vọng "trong vòng một hoặc hai năm" các câu hỏi sẽ được giải quyết, nhưng giả thuyết này đã ngay lập tức gây tranh cãi. Các nhóm nghiên cứu khác đã làm chính xác những gì được yêu cầu. Họ tấn công, đặt câu hỏi, đẩy cao vấn đề và cuối cùng là bác bỏ nhiều tuyên bố được đưa ra trong báo cáo.

Hơn 20 năm sau, rất ít nhà khoa học nghiêm túc tin rằng ALH84001 chứa sự sống từ hành tinh khác. Nhưng viên thiên thạch này đã giúp nhiều người tập trung nỗ lực hơn vào lĩnh vực sinh vật học vũ trụ, cũng như chứng kiến các tổ chức như NASA tăng gấp đôi cố gắng trong việc điều tra sao Hỏa.

Những cuộc săn tìm ở Nam Cực

Ralph Harvey đang thực hiện hành trình dài gần 2.000km từ Houston, Texas đến nhà mẹ của mình ở bang Wisconsin ngay khi tổng thống Clinton tuyên bố phát hiện ra sự sống tiềm năng trên sao Hỏa trong ALH84001 vào năm 1996.

Harvey, một nhà địa chất vừa hoàn thành nghiên cứu các mẫu thiên thạch, gần đây đã hoàn thành công việc tại JSC và bốn tuần trước đó, đã xuất bản một bài báo cố gắng giải thích một số đặc điểm khác thường của ALH84001. Ông và đồng tác giả Harry McSween Jr. đã đưa ra giả thuyết rằng cacbonat được tìm thấy trong thiên thạch có thể đã hình thành do nhiệt độ cao trên sao Hỏa cổ đại.

Kết luận của cặp đôi không thu hút được nhiều sự quan tâm của báo chí, nhưng khi Harvey đến nhà cha mẹ, mẹ của ông nói rằng điện thoại đã nhiều lần đổ chuông. Các phóng viên của tờ CNN muốn nói chuyện. Sau đó là CBS, rồi Newsweek. Danh sách hàng chờ phỏng vấn còn tiếp tục kéo dài. Ông nhanh chóng biết rằng McKay và các nhà khoa học khác trong cùng tòa nhà tại JSC đang tuyên bố có hóa thạch tồn tại trong ALH84001. Bài báo trước đó của Harvey đã đưa ông lên đầu danh sách các chuyên gia cần liên hệ.

Harvey tiếp quản dự án Ansmet vào năm 1996, dẫn đầu các cuộc săn tìm thiên thạch ở Nam Cực vào khoảng thời gian ALH84001 làm say đắm thế giới. Và chính hòn đá sau đó đã đưa những cuộc săn tìm thiên thạch ở Nam Cực lên một tầm cao mới.

Mặc dù chỉ có khoảng 1/5 số thiên thạch trên thế giới rơi xuống các cực, nhưng Nam Cực có những lợi thế tự nhiên khiến nó trở thành vị trí đắc địa để tìm kiếm các loại đá từ không gian.

“Nếu bạn muốn tìm những thứ rơi từ vũ trụ, hãy trải ra một tấm vải trắng lớn”, Harvey nói. "Nam Cực là một tấm vải trắng lớn có chiều dài 3.000km".

Ansmet đã liên tục được tài trợ bởi quỹ Khoa học Quốc gia Mỹ, với những chuyến thám hiểm đầu tiên kéo dài từ năm 1976. Nó đã giúp tìm ra hơn 22.000 thiên thạch ở Nam Cực, hầu hết có nguồn gốc từ các tiểu hành tinh hoặc mặt trăng. Các chuyến thám hiểm về phía nam lục địa đã giúp phát hiện ra thiên thạch mặt trăng đầu tiên trên Trái đất và thiên thạch đầu tiên trên sao Hỏa, ALH77005. Nhưng hòn đá nổi tiếng nhất vẫn là ALH84001.

Harvey nói rằng không có bằng chứng nào cho thấy sự sống trên sao Hỏa ẩn nấp trong thiên thạch. Ông phản đối cách giải thích từ nhóm của McKay vào năm 1996. Bản thân ông cũng đã dành nhiều năm để cố gắng tìm hiểu ALH84001 nhưng sau đó đã chuyển sự quan tâm của mình sang những thứ khác.

"Tôi phát ốm với tảng đá đó", ông nói một cách châm biếm.

Nhưng ngay cả khi không có dấu hiệu của sự sống ngoài hành tinh, Harvey cũng lưu ý rằng đó là một tảng đá tuyệt vời khi bạn muốn kể một câu chuyện tao nhã và nêu bật tầm quan trọng của các cuộc tìm kiếm của Ansmet trên lục địa băng giá. Bởi những cuộc tìm kiếm đó có thể bị đe dọa. Thứ nhất, một số vùng ở Nam Cực đang nóng lên nhanh hơn bất kỳ nơi nào khác trên hành tinh và Harvey cho rằng biến đổi khí hậu có thể cản trở việc tìm kiếm các thiên thạch bằng cách nào đó. Ví dụ, có thể khí hậu ấm hơn sẽ cung cấp một khu vực lớn hơn để tìm kiếm đá, nhưng đồng thời, các khu vực mới có thể tan chảy nhanh hơn, khiến những hòn đá bị mất.

Ngoài ra còn có vấn đề kinh phí. Ansmet đã được Quỹ Khoa học Quốc gia Mỹ (NSF) tài trợ từ năm 1980, với sự hỗ trợ của cả NASA và Viện Smithsonian. Nhưng vào năm 2013, nó đã bị ngừng hỗ trợ và được NASA tiếp quản. Vào năm 2016, ba cơ quan đã ký một thỏa thuận mới rằng NASA sẽ tài trợ cho công việc trong khi NSF sẽ hỗ trợ các nhà khoa học ra ngoài thực địa và thu thập đá. Tuy nhiên, Harvey cho biết, sự hỗ trợ này đã bị loại bỏ từ năm 2022. Không ai rõ tại sao.

Sau hai năm bị ảnh hưởng bởi đại dịch, công việc nghiên cứu thực địa bị hạn chế, số phận các dự án thực địa của Ansmet vẫn chưa thể tìm lại sự cân bằng vốn có.

Đã nửa thế kỷ kể từ khi phát hiện ra ALH84001, nó hiện vẫn đang được các nhà khoa học chọc ngoáy, phân tích và kiểm tra, vẽ nên một bức tranh về quá trình tiến hóa khí hậu và hóa học cổ đại của sao Hỏa.

Sau khi ALH84001 trở thành tiêu đề hấp dẫn nhất trên toàn thế giới vào năm 1996, nhà khoa học hành tinh Andrew Steele biết rằng ông phải nhìn thấy hòn đá này.

Vào thời điểm đó, Steele đang làm việc với vi khuẩn, chụp ảnh các sinh vật này bằng một kỹ thuật được gọi là kính hiển vi lực nguyên tử. Đây là công nghệ cho phép các nhà khoa học nhìn vào thế giới nano và chứng kiến chúng, chẳng hạn như các cấu trúc vi mô trên màng vi khuẩn. Ông đã chú ý đến ALH84001 không lâu sau khi phát hiện ra nó.

Steele nhớ lại: “David McKay đã gửi cho tôi một mảnh và chúng tôi đã tiến hành quét nó để tìm dấu hiệu của vi khuẩn.”

Một trong những tuyên bố chính trong báo cáo năm 1996 xoay quanh sự tồn tại của các cấu trúc mỏng, giống như con giun được tìm thấy trong ALH84001. Nhóm của McKay mô tả đây là những hóa thạch nano - bằng chứng về vi khuẩn cực kỳ nhỏ. Kỹ thuật của Steele có thể giúp chiếu sáng nhiều hơn vào cấu trúc để xem nó có thể là gì. Các khái niệm mới đã thu hút trí tưởng tượng của giới truyền thông và chúng đã được xem xét kỹ lưỡng khi kết quả được công bố lần đầu.

Trong thập kỷ tiếp theo, hàng trăm công trình đã cố gắng giải thích những đặc điểm đó thông qua phân tích hóa học, lập mô hình máy tính và so sánh với các thiên thạch khác. Bản thân Steele đã xuất bản một luận án vào năm 1998, trình bày chi tiết các kết quả của kỹ thuật kính hiển vi lực nguyên tử của ông, cho thấy một số đặc điểm có thể phát sinh từ lớp phủ đặc biệt mà NASA đã sử dụng để nghiên cứu ALH84001.

Không giống như Harvey, ông không phát ốm khi nghiên cứu hòn đá này.

Vào tháng 1 năm 2022, Steele, hiện đang làm việc tại Viện Khoa học Carnegie, và nhóm của ông đã công bố dữ liệu mới về ALH84001 trên tạp chí Science danh tiếng. Nhóm nghiên cứu đã kiểm tra các mảnh nhỏ của ALH84001, hiện vẫn được lưu giữ tại JSC, tiết lộ một số quá trình tự nhiên đã tạo ra các hợp chất hữu cơ trên sao Hỏa. Các hợp chất hữu cơ là những hợp chất có chứa carbon và là những khối cơ bản xây dựng nên sự sống, ít nhất là như chúng ta biết.

Nghiên cứu các khoáng chất có trong ALH84001, nhóm nghiên cứu đã có thể mô tả các phản ứng hóa học diễn ra trên sao Hỏa, với sự có mặt của nước, cách đây 4 tỷ năm. Cuối cùng, nhóm nghiên cứu kết luận rằng các phân tử hữu cơ trong đá có thể đã được tạo ra trên sao Hỏa mà không cần viện dẫn tới sự tồn tại của người ngoài hành tinh làm nguồn gốc hình thành.

Steele cũng lưu ý rằng nghiên cứu mới nhất của ông không phải là một bài phê bình về giả thuyết sự sống do McKay và các đồng nghiệp trình bày. Thay vào đó, nó cho thấy rằng trên sao Hỏa các phân tử hữu cơ sơ khai đã được tạo ra, và chúng cũng là các loại vật chất có thể phát sinh sự sống trong những điều kiện thích hợp. Và kết quả không chỉ liên quan đến sao Hỏa, mà tới bất cứ nơi nào có dòng dung nham núi lửa tiếp xúc với nước mặn. Tất cả những thứ đó đã tới từ một tảng đá được thu thập từ Nam Cực gần 50 năm trước.

Trả lại sự thật

Không rõ McKay và các nhà khoa học khác tại NASA có tưởng tượng được di sản mà báo cáo năm 1996 của họ sẽ để lại ra sao cho hậu thế hay không.

"Khoa học là đặt ra và thử nghiệm các giả thuyết, và báo cáo này đã bắt đầu một hành trình dẫn đến sự hiểu biết sâu sắc hơn về hệ mặt trời của chúng ta, khoa học về phát hiện sự sống và sự sống có thể tồn tại trên hành tinh khác", Steele nói.

Hai quan điểm sau của Steele có lẽ là quan trọng nhất. Khi các nhà khoa học tìm kiếm sự sống trong ALH84001, tất cả thế giới đã hy vọng sẽ nhìn thấy những vi khuẩn lạ đang nhìn chằm chằm ngược lại chúng ta, giống như sự sống mà chúng ta biết. Nhưng, sự sống trên các hành tinh khác có thể hoàn toàn khác với sự sống trên Trái đất, khi sử dụng các hóa chất khác nhau và các cách tái tạo khác nhau. Chúng ta chỉ đơn giản là không thể nói rõ. Nó thậm chí có thể buộc chúng ta phải viết lại khái niệm về "sự sống" nói chung. Sự sống là gì?

Ngay cả khi chúng ta không thể trả lời những câu hỏi triết học sâu sắc đó bằng một hòn đá như ALH84001, thì chúng ta vẫn có thể làm được nếu có thể lấy mẫu đá trực tiếp từ bề mặt sao Hỏa. Và đó chính xác là những gì NASA dự định làm với tàu tự hành Perseverance, thứ đã hạ cánh xuống hành tinh đỏ vào tháng 2 năm 2021.

Aaron Cavosie, một nhà khoa học hành tinh tại Đại học Curtin ở Úc, cho biết: “Triển vọng có thể nghiên cứu các mẫu vật được thu thập trực tiếp từ bề mặt sao Hỏa là một yếu tố thay đổi cuộc chơi.”

Ngày nay, Perseverance vẫn đang mải miết đi quanh một miệng núi lửa cổ xưa trên sao Hỏa có tên là Jezero, từng là nơi tọa lạc của một hồ nước lớn. Xe tự hành được trang bị một bộ dụng cụ để khoan vào đá và lưu trữ các mẫu trong các viên nang bằng titan. Việc thu thập này, theo một số cách, là phần việc dễ dàng nhất. Kể từ tháng 9 năm nay, tàu thám hiểm đã thu thập nhiều mẫu và lưu trữ chúng trong dạ dày cơ học của nó.

Tuy nhiên, đưa các mẫu vật về Trái đất lại là một vấn đề hoàn toàn khác. Trong vòng một thập kỷ tới, NASA hy vọng xe tự hành sẽ đưa những viên nang đó lên khỏi bề mặt sao Hỏa và một phương tiện tự hành khác, hiện chưa được chế tạo, sẽ nhặt chúng lên, đưa tất cả vào bên trong một tên lửa và phóng chúng trở lại Trái đất vào đầu những năm 2030.

“Điều đó có nghĩa là các nhà khoa học đầu tiên mở các viên nang được chuyển về trực tiếp từ sao Hỏa hiện đang ngồi trong các lớp học cao trung", Cavosie nói.

Có một điều quan trọng cần lưu ý ở đây là hãy so sánh quá trình này với công việc của dự án Ansmet ở Nam Cực. Ansmet chỉ đòi hỏi một phần chi phí của sứ mệnh Perseverance trị giá 2,7 tỷ USD (con số tích lũy trong suốt vòng đời của dự án), chưa kể đến chi phí xây dựng và gửi phương tiện tự hành để thu hồi các mẫu vật.

Với điều kiện các mẫu được đưa trở lại Trái đất thành công, các nhà khoa học hành tinh sẽ có quyền truy cập vào những tảng đá sao Hỏa nguyên sơ nhất trong lịch sử. Và nếu chúng ta đang nói về việc nhìn về quá khứ, thì những mẫu vật này giống như những cỗ máy thời gian, không chỉ cho bạn thấy sao Hỏa cổ đại trông như thế nào, mà còn cho phép hiểu nó, cảm nhận nó như cách nó đã tồn tại hàng thiên niên kỷ.

Benedix, nhà khoa học hành tinh từ Đại học Curtin lưu ý: "Nếu bạn có thể tự mình nhặt nó lên, thì bạn sẽ có nhiều thông tin hơn, bạn có ngữ cảnh."

Những con người trong tương lai, sẽ lại tỉ mỉ chọc ngoáy vào những mảnh đá lấy từ lòng hồ khô cạn trên sao Hỏa, cũng sẽ là những người đầu tiên nghiên cứu các mẫu đất đá nguyên sơ đến từ hành tinh khác. Họ sẽ cố gắng trả lời câu hỏi tương tự đã đặt ra cho McKay và nhóm của ông. Đó là một câu hỏi từ rất lâu, khi chúng ta lần đầu tiên bắt đầu quan sát các vì sao. Và đó cũng là một trong những câu hỏi lớn nhất: Chúng ta có đơn độc trong vũ trụ hay không?

Trả lời câu hỏi đó sẽ củng cố di sản của việc tìm kiếm thiên thạch ở Nam Cực và của ALH84001, hòn đá có kích cỡ củ khoai tây đầy khiêm tốn đã thúc đẩy quá trình theo đuổi sự sống bên ngoài Trái đất.

Cập nhật: 30/11/2022 Tổ Quốc
  • 575

Theo dõi cộng đồng KhoaHoc.tv trên facebook