Deep in our solar system, a new era of space exploration is unfolding. Beneath the thick ice of Europa, in the vapor plumes on Enceladus, and within the methane lakes of Titan, astrobiologists are on the hunt for extraterrestrial life.
Sâu trong hệ mặt trời của chúng ta, một kỷ nguyên khám phá vũ trụ mới đang dần khai mở. Bên dưới lớp băng dày của vệ tinh Europa, trong hơi nước bốc lên từ Enceladus, và trong những mặt hồ metan từ mặt trăng Titan, các nhà sinh vật học đang tìm kiếm sự sống ngoài trái đất.
We’ve honed in on these three moons because each is an ‘ocean world,’ an environment that contains a liquid ocean– and liquid can support the formation of life.
Ta nghiên cứu kỹ ba vệ tinh này vì chúng đều là "thế giới đại dương", một môi trường có chứa chất lỏng và chất lỏng giúp hình thành nên sự sống.
Living organisms have to be able to grow, reproduce, and feed themselves, among other things. All of those functions require the formation of complex molecules from more basic components. Liquids such as water allow chemical compounds to remain in suspension instead of sinking under the force of gravity. This enables them to interact frequently in a 3-dimensional space and, in the right conditions, go through chemical reactions that lead to the formation of living matter.
Các sinh vật phải có khả năng sinh trưởng, sinh sản và tự kiếm ăn giữa các loài khác. Tất cả những hoạt động trên đòi hỏi các cấu tạo phân tử phức tạp từ những thành phần cơ bản. Các chất lỏng như nước cho phép các hợp chất duy trì ở trạng thái lơ lửng thay vì chìm xuống do lực hấp dẫn. Điều này giúp chúng thường xuyên tương tác tiếp xúc trong không gian và trong điều kiện thích hợp, các phản ứng hóa học sẽ xảy ra dẫn tới sự hình thành vật chất sống.
That alone isn’t enough; the small but complex biomolecules that we’re familiar with are sensitive to temperature— too hot or cold, and they won’t mix. Liquid water has an additional advantage in that it’s relatively temperature-stable, meaning it can insulate molecules against large shifts in heat. On Earth, these and other conditions in aquatic environments may have supported the emergence of life billions of years ago. Tantalizingly, the same could be true in other parts of our solar system, like these three icy moons.
Chỉ điều đó thôi thì chưa đủ, các phân tử sinh học nhỏ nhưng phức tạp mà chúng ta biết rất nhạy cảm với nhiệt độ- quá nóng hoặc quá lạnh sẽ không thể tạo ra phản ứng. Nước dạng lỏng có một lợi thế là có nhiệt độ rất ổn định, nghĩa là nó có thể cách ly các phân tử khỏi sự thay đổi lớn về nhiệt độ. Trên Trái Đất, cùng những điều kiện khác trong môi trường nước, có lẽ đã góp phần cho sự hiện diện của sự sống hàng tỷ năm trước. Điều tương tự cũng có thể xảy ra với các hành tinh khác trong hệ mặt trời, ví dụ như ba mặt trăng băng giá này.
Europa, which is a moon of Jupiter, is probably the most intriguing ocean world. Beneath a surface layer of ice thicker than Mount Everest, there exists a liquid ocean as much as 100 kilometers deep. Astrobiologists think this hidden ocean could harbor life. Thanks to the Galileo probe, we can deduce that its potential salt content is similar to that of some lakes on Earth. But most of its characteristics will be a mystery until we can explore it further.
Europa, mặt trăng của sao Mộc, hẳn là đại dương gây hấp dẫn nhất. Dưới lớp băng dày hơn cả đỉnh Everest, tồn tại một đại dương sâu tới 100 km. Các nhà sinh vật học cho rằng đại dương ngầm này có thể chứa sự sống. Nhờ có tàu thăm dò Galileo, ta có thể suy được rằng nó có hàm lượng muối tương tự so với một số hồ trên Trái Đất. Nhưng hiện nay, hầu hết các tính chất của nó vẫn là một ẩn số.
Like Jupiter, Saturn also has moons that might have the right conditions for life. For instance– Enceladus is a tiny ball of ice that’s small enough to nestle within the surface area of the Gulf of Mexico. Similarly to Europa, it likely contains an ocean deep under the ice. But Enceladus also has geysers that frequently vent water vapor and tiny ice grains into space. Astrobiologists are curious about whether these geysers are connected to the ocean below. They hope to send a probe to test whether the geysers’ plumes of vapor contain life-enabling material from that hidden sea.
Giống như sao Mộc, sao Thổ cũng có những vệ tinh thích hợp cho sự sống. Ví dụ, Enceladus là một quả cầu băng nhỏ đến nỗi có thể nằm vừa trong khu vực Vịnh Mexico. Tương tự Europa, có thể một đ ại dương cũng đang ẩn sâu dưới lớp băng của nó. Nhưng Enceladus còn có các mạch nước thường xuyên phun ra hơi nước và các hạt băng nhỏ vào không gian. Các nhà sinh vật học tò mò liệu các mạch nước phun này có liên kết với đại dương phía dưới không. Họ hi vọng gửi được tàu thăm dò để xem liệu luồng hơi từ các mạch nước phun có chứa các vật chất hỗ trợ sự sống từ đại dương ngầm này hay không.
Although it’s the best known substance for nurturing life, water isn’t necessarily the only medium that can support living things. Take Titan, Saturn’s largest moon, which has a thick nitrogen atmosphere containing methane and many other organic molecules. Its clouds condense and rain onto Titan’s surface, sustaining lakes and seas full of liquid methane. This compound’s particular chemistry means it’s not as supportive a medium as water. But, paired with the high quantities of organic material that also rain down from the sky, these bodies of liquid methane could possibly support unfamiliar life forms.
Mặc dù là chất được biết đến nhiều nhất cho việc nuôi dưỡng sự sống nhưng nước cũng không phải là môi trường tất yếu phải có. Như Titan, vệ tinh lớn nhất của sao Thổ, nó có một bầu khí quyển dày đặc khí nitơ chứa metan và các phân tử hữu cơ khác. Những đám mây ngưng tụ và mưa trên bề mặt Titan khiến cho hồ và biển chứa đầy metan lỏng. Hợp chất hóa học đặc biệt này không có tính hỗ trợ tốt như nước. Nhưng kết hợp với một khối lượng lớn chất hữu cơ rơi xuống từ những cơn mưa, những khối metan lỏng này có khả năng hỗ trợ các dạng vật thể sống lạ.
So what might indicate that life exists on these or other worlds? If it is out there, astrobiologists speculate that it would be microscopic, comparable to the bacteria we have on earth. This would make it difficult to directly observe from a great distance, so astrobiologists seek clues called biosignatures. Those may be cells, fossils, or mineral traces left behind by living things. And finding any biosignatures will be challenging for many reasons. One of the biggest concerns is to make sure we sterilize our probes extremely thoroughly. Otherwise we could accidentally contaminate ocean worlds with Earth’s own bacteria, which could destroy alien life.
Vậy điều gì chỉ ra rằng có sự sống tồn tại ở đây và các nơi khác nữa? Nếu tồn tại sự sống, các nhà sinh vật học suy đoán rằng chúng tồn tại ở mức phân tử, so sánh với các loài vi khuẩn ta có trên Trái Đất. Điều này gây khó khăn cho việc trực tiếp quan sát từ xa, nên các nhà sinh vật học tìm kiếm manh mối với tên gọi là sinh trắc học. Đó có thể là tế bào, hóa thạch hay các chất khoáng sản để lại từ các sinh vật. Và việc tìm kiếm bất kỳ sinh trắc học nào cũng là thách thức vì nhiều lí do. Một trong những điều quan tâm nhất là đảm bảo khử trùng đầu dò thật kỹ lưỡng. Nếu không ta có thể vô tình gây ô nhiễm những đại dương đó với vi khuẩn của Trái Đất, mà điều này có thể hủy hoại sự sống ngoài hành tinh.
Titan, Enceladus, and Europa are just three of possibly many ocean worlds that we could explore. We already know of several other candidates in our solar system, including Jupiter’s moons Callisto and Ganymede, Neptune’s Triton, and even Pluto.
Titan, Enceladus, và Europa chỉ là ba trong số nhiều đại dương mà ta có thể khám phá. Ta cũng biết được nhiều nơi khả thi khác trong hệ mặt trời, bao gồm các vệ tinh của sao Mộc là Callisto và Ganymede, Triton của sao Hải Vương, và cả sao Diêm Vương.
If there’s this much potential for life to exist in our own tiny solar system, what unimagined secrets might the rest of the universe contain?
Nếu tồn tại nhiều tiềm năng về sự sống trong hệ mặt trời nhỏ bé của chúng ta, vậy phần còn lại của vũ trụ có thể chứa những bí mật không tưởng nào nữa?