Titan - vệ tinh lớn nhất của Sao Thổ - là một trong những vật thể dạng Trái Đất gây nhiều tò mò nhất trong Hệ Mặt Trời. Nó có kích cỡ gần bằng Sao Hỏa và một bầu khí quyển chủ yếu là nitơ cùng những nguyên tố hóa học khác cho đến nay vẫn chưa được xác định có thể là các hợp chất của carbon như methane (CH4) và ethane (C2H6).
Các nhà khoa học hành tinh giả định rằng thành phần hóa học trong bầu khí quyển Titan giống như bầu khí quyển của Trái Đất thuở sơ khai. Như chúng ta đã biết, các điều kiện tự nhiên của Titan không thích hợp cho hình thành sự sống, đơn giản vì nó quá lạnh.
Khoảng cách từ Titan đến Mặt Trời gấp 10 lần khoảng cách từ Mặt Trời đến Trái Đất, do đó ở Titan lạnh đến nỗi làm cho methane lỏng (ở nhiệt độ thông thường trên Trái Đất, methane có dạng khí) rơi bề mặt băng giá của nó tạo nên các dòng sông, hồ thậm chí các biển băng methane. Tuy nhiên, những hồ chứa đầy hydrocarbon như vậy đã tạo ra một môi trường độc đáo giúp các phân tử vinyl cyanide (C2H3CN) liên kết với nhau để tạo ra các màng, các tính năng giống như màng tế bào lipid của các sinh vật sống trên Trái Đất.
Từ dữ liệu lưu trữ được quan trắc trong khoảng thời gian từ tháng 2 đến tháng 5 năm 2014 bởi hệ thống kính thiên văn vô tuyến Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), các nhà thiên văn đã có những bằng chứng thuyết phục về sự có mặt của các phân tử vinyl cyanide ở Titan với khối lượng lớn.
Maureen Palmer, một nhà khoa học làm việc cho Trung tâm hàng không Goddard, NASA tại Greenbelt, Marylan đồng thời là tác giả chính của một bài báo đã được đăng trên tạp chí Science Advances cho biết: “Sự có mặt của vinyl cyanide và methane lỏng gợi ý về một khả năng xảy ra các quá trình phản ứng hóa học tương tự như các quá trình quan trọng hình thành nên sự sống trên Trái Đất”.
Những nghiên cứu trước đó được thực hiện bởi tàu không gian Cassini và những mô phỏng bầu khí quyển của Titan trong phòng thí nghiệm đã phỏng đoán về sự có mặt của vinyl cyanide nhưng điều này cần được kiểm chứng bởi kính thiên văn ALMA.
Khi phân tích các dữ liệu lưu trữ, Palmer và và các đồng nghiệp của bà đã tìm thấy 3 dấu hiệu rõ ràng trong quang phổ ở bước sóng milimet thu được ở Titian và điều này có liên hệ với sự tồn tại của vinyl cyanide. Những dấu hiệu này được xác định ở vị trí cách bề mặt Titan ít nhất 200km.
Bầu khí quyển của Titan là một nhà máy hóa học thật sự, khai thác ánh sáng Mặt Trời và năng lượng từ các hạt chuyển động nhanh quanh quỹ đạo của Sao Thổ để chuyển các phân tử hữu cơ đơn giản thành các hóa chất lớn hơn và phức tạp hơn.
“Như hiểu biết của chúng ta về đặc tính hóa học của Titan, càng ngày chúng ta càng nhận thức rõ ràng là các phân tử phức tạp phát sinh một cách tự nhiên trong bầu khí quyển của vệ tinh này giống với những gì mà chúng ta đã tìm thấy ở Trái Đất thuở sơ khai, tuy nhiên lại có những khác biệt đáng kể”- theo Martin Cordiner, một thành viên của Trung tâm hàng không Goddard, NASA và một đồng tác giả của bài báo. Ví dụ, Titian lạnh hơn nhiều so với Trái Đất ở bất kỳ thời điểm nào trong lịch sử. Nhiệt độ trung bình của nó vào khoảng 95 K (-178 độ C) do đó nước ở bề mặt luôn ở dạng băng.
Những bằng chứng địa chất cũng cho rằng Trái Đất sơ khai có nồng độ CO2 cao trong khi Titan thì không. Bề mặt đá của Trái Đất đã hoạt động một cách mạnh mẽ với sự phun trào của núi lửa và sự bắn phá thường xuyên của thiên thạch và do đó đã ảnh hưởng đến quá trình tiến triển của bầu khí quyển trên Trái Đất. Trong khi đó, bề mặt băng của Titan dường như lại tỏ ra khá hiền hoà.
“Chúng tôi đang tiếp tục sử dụng ALMA để quan sát thêm về bầu khí quyển của Titan", Conor Nixon, một thành viên của Trung tâm Không gian Goddard, NASA và đồng tác giả của bài báo kết luận. "Chúng tôi đang tìm kiếm các chất hữu cơ mới và phức tạp hơn cũng như nghiên cứu các mô hình tuần hoàn khí quyển của vệ tinh này. Trong tương lai, các nghiên cứu với độ chính xác cao hơn sẽ làm sáng tỏ về thế giới hấp dẫn này và hy vọng mang lại cho chúng ta những hiểu biết mới về tiềm năng của Titan đối với ngành nghiên cứu tiền hóa sinh”.
Phạm Thị Lý
Theo Science Daily
