Sao Hỏa thuở sơ khai từng có môi trường phù hợp cho sự sống

Một nghiên cứu mới cho thấy các núi lửa trên Sao Hỏa thời kỳ đầu có thể đã thải ra những khí sulfur dạng “hoạt tính”, giúp làm ấm hành tinh và tạo điều kiện cho vi sinh vật tồn tại.

Dù giới khoa học vẫn đang cố gắng ghép lại “bức tranh” về Sao Hỏa thời sơ khai, nhưng nghiên cứu này mở ra khả năng bầu khí quyển của hành tinh đỏ từng đủ ấm và ổn định để nuôi dưỡng sự sống. Theo nhóm nghiên cứu, các đợt phun trào núi lửa cổ đại đã giải phóng lượng lớn khí sulfur, tạo hiệu ứng nhà kính và giữ nhiệt cho hành tinh.

Công trình được công bố trên Science Advances, do nhóm nghiên cứu tại Đại học Texas ở Austin thực hiện.

Môi trường tiềm năng cho sự sống

Để tìm hiểu sâu hơn về hóa học thời kỳ đầu của Sao Hỏa, nhóm nghiên cứu đã phân tích thành phần của các mẫu thiên thạch đến từ hành tinh này. Dữ liệu đó được dùng để chạy hơn 40 mô phỏng khác nhau, kiểm tra các mức nhiệt độ, điều kiện hóa học và nồng độ khí nhằm ước tính lượng carbon, nitrogen và các khí chứa sulfur mà núi lửa trên Sao Hỏa đã thải ra.

Kết quả đi ngược với nhiều mô hình cũ—vốn cho rằng thời đó tràn ngập sulfur dioxide (SO₂). Thay vào đó, mô phỏng cho thấy 3–4 tỷ năm trước, Sao Hỏa có thể đã phát thải nhiều dạng sulfur “khử”, gồm hydrogen sulfide (H₂S), disulfur (S₂) và thậm chí cả sulfur hexafluoride (SF₆) — một loại khí nhà kính có khả năng giữ nhiệt cực mạnh.

Theo tác giả chính Lucia Bellino , nghiên cứu sinh tại Trường Khoa học Địa chất Jackson (UT Austin), những khí sulfur khử này có thể đã tạo nên một môi trường đặc biệt:

Sự hiện diện của sulfur khử có thể tạo lớp sương mù và góp phần hình thành các khí nhà kính như SF₆, giúp giữ nhiệt và duy trì nước lỏng. Các điều kiện oxy hóa – khử và các dạng khí này cũng rất giống với môi trường suối nước nóng trên Trái Đất, nơi vi sinh vật sinh sôi mạnh.

Khác với các nghiên cứu trước chỉ xem xét lượng khí thải ra bề mặt, công trình này mô phỏng cả chu trình địa chất: sulfur biến đổi thế nào trong lòng hành tinh, tách khỏi khoáng chất ra sao và được phun lên bề mặt dưới dạng khí gì. Điều này giúp tái dựng bức tranh khí quyển thực tế hơn của Sao Hỏa thời cổ.

Ngoài ra, nghiên cứu còn chỉ ra sulfur đã liên tục chuyển đổi trạng thái. Dù thiên thạch Sao Hỏa chứa rất nhiều sulfur dạng khử, bề mặt hành tinh lại chứa sulfur gắn với oxy.

“Điều này cho thấy chu trình sulfur – sự chuyển đổi giữa nhiều dạng khác nhau – có thể là quá trình chủ đạo trên Sao Hỏa thuở đầu,” ông Bellino cho biết.

Phát hiện của NASA

Trong lúc nghiên cứu đang diễn ra, NASA bất ngờ công bố một quan sát quan trọng: tàu tự hành Curiosity cán qua và làm nứt một tảng đá, để lộ lưu huỳnh nguyên tố tinh khiết . Đây là lần đầu tiên phát hiện dạng lưu huỳnh không bị gắn với oxy.

Điều này trùng khớp hoàn toàn với mô hình mà nhóm nghiên cứu đưa ra. giáo sư Chenguang Sun, cố vấn của Bellino, chia sẻ:

Khi S₂ được giải phóng, nó có xu hướng kết tủa thành lưu huỳnh nguyên tố. Ban đầu chúng tôi không có bằng chứng từ thực địa, nhưng phát hiện của NASA đã xác nhận điều đó.

Nhóm nghiên cứu sẽ mở rộng mô phỏng để xem nguồn cung cấp nước trên Sao Hỏa sơ khai đến từ đâu, liệu hoạt động núi lửa có thể cung cấp lượng nước lớn hay không, và liệu các dạng sulfur khử có thể đóng vai trò “thức ăn” cho vi sinh vật, giống cách chúng tồn tại trong các suối nước nóng trên Trái Đất.

Hiện tại, Sao Hỏa cách xa Mặt Trời và rất lạnh, với nhiệt độ trung bình khoảng -80°F (-62°C). Bellino hy vọng các chuyên gia mô hình khí hậu có thể dựa trên kết quả nghiên cứu này để ước tính khí hậu thực sự của Sao Hỏa thời xưa—và nếu sự sống xuất hiện, nó đã tồn tại được bao lâu trong môi trường ấm áp đó.