Không lâu sau khi được thành lập vào năm 1958, NASA đã bắt đầu nỗ lực nghiên cứu trên diện rộng nhằm tìm kiếm sự hiện diện – cả quá khứ lẫn hiện nay – của sự sống ngoài Trái Đất. Khi con người bắt đầu nảy sinh những quan tâm, tò mò rồi háo hức tìm hiểu về cái cội nguồn của sự sống, cái đã thúc đẩy sự sống sinh sôi nảy nở trên Trái Đất, và cũng có thể là bên ngoài không gian rộng lớn kia, thì loạt các tiến bộ cũng dần xuất hiện. Đầu tiên là những khám phá đáng ngạc nhiên và những lý thuyết theo đó về cách sự sống tự hình thành và phát triển trên Trái Đất. Và tiếp theo đó là những thành công đầu tiên của chúng ta trong việc du hành vũ trụ, hứa hẹn về nhiều khám phá mới hơn nữa sẽ xảy ra.

Sao Hỏa

Những bước đầu trong công cuộc tìm kiếm sự sống trên sao Hỏa

Việc săn lùng sự sống trên sao Hỏa (hiện tại hoặc quá khứ) đã không còn quá xa lạ với công chúng. Từ những năm 1960, NASA đã nỗ lực chuẩn bị cho sứ mệnh lên sao Hỏa với mục tiêu cốt lõi: Tìm kiếm dấu hiệu của sự sống ngoài Trái Đất. Hy vọng tìm kiếm sự sống ngoài Trái Đất đã đạt đến đỉnh điểm trong cuộc đổ bộ của Viking vào năm 1976 khi nhiều người dự đoán rằng sự sống sẽ được tìm thấy trên Sao Hỏa.

Trên thực tế, những hình ảnh đầu tiên về khung cảnh trên sao Hỏa lại vô cùng ảm đạm và cằn cỗi. Người ta dần đánh mất hy vọng vào việc tìm kiếm dấu hiệu của sự sống hay các hợp chất hữu cơ trên sao Hỏa. Đến mức phải mất hàng thập kỷ để các sứ mệnh trên sao Hỏa lần nữa được triển khai.

Đầu tiên là tàu đổ bộ Phoenix, các tàu thám hiểm MER, Opportunity và Spirit,...tuy không phải là các sứ mệnh sinh vật học vũ trụ cụ thể nhưng tất cả đều góp phần soi sáng con đường đi đến mục tiêu của ngành học. Sau đó các sứ mệnh sinh vật học vũ trụ - Curiosity và Perseverance - cũng lần lượt được triển khai. Kết quả mà Curiosity thu thập được cho thấy rằng các phần của Gale Crater - nơi nó đáp xuống bề mặt sao Hỏa - từng có khả năng hỗ trợ sự sống tuyệt vời. Đó là môi trường đầu tiên có thể sinh sống ngoài Trái đất được chính thức công nhận. Hiện nay, điều tương tự đang được xác định tại miệng núi lửa Jezero, nơi Perseverance đang khám phá.

Sứ mệnh Mars Sample Return của NASA - ESA cũng đang được phát triển nhằm mục đích chuyển các mẫu từ sao Hỏa về Trái đất vào những năm 2030, nó đang được tiến hành đồng thời với rock caching của Perseverance.

Tiềm năng về sự sống trên sao Hỏa cổ đại

Các kết quả nghiên cứu từ nhiều sứ mệnh và các lĩnh vực khác nhau đã tạo tiền đề cho một đề tài nghiên cứu sốt dẻo: Sự sống trên sao Hỏa cổ đại; ủng hộ cho giả thuyết rằng sao Hỏa cổ đại có nhiệt độ ấm hơn và môi trường ẩm ướt hơn nhiều, mặc dù các nhà khí tượng học không thể hiểu làm thế nào sao Hỏa cổ đại có thể đủ ấm và có bầu khí quyển đủ dày để giữ nước ở dạng lỏng trong hàng chục triệu năm.

Năm 1996, nhóm nghiên cứu thuộc NASA, do David McKay dẫn đầu, đã tìm thấy sáu dấu hiệu sự sống cổ đại trong một thiên thạch từ sao Hỏa. Thiên thạch ALH84001 được phát hiện ở vùng Allan Hills ở Nam Cực vào năm 1984, được cho là chứa những dấu hiệu rõ ràng cho thấy sự sống của vi sinh vật từng tồn tại trên Sao Hỏa.

Tuy nhiên, cũng giống như kết quả của tàu đổ bộ Viking, các kết quả nghiên cứu trên cũng không nhận được sự chấp thuận của nhiều người, họ cho rằng những phát hiện này có thể được giải thích mà không cần sự hiện diện của sinh học.

Dẫu vậy thì các thiên thạch từ sao Hỏa cũng đã tạo nên bước khởi đầu cho cuộc tìm kiếm sự sống ngoài Trái Đất mới của NASA. Hai năm sau khi bài báo về thiên thạch sao Hỏa được phát hành, viện Sinh vật học vũ trụ của NASA được thành lập nhằm tài trợ cho các nghiên cứu trên phạm vi rộng. Một ví dụ về các nghiên cứu đã được triển khai:

Những bước đột phá trong các nghiên cứu

Những phát hiện trong lĩnh vực “Astrochemistry”

Các nhà nghiên cứu đã tìm thấy tất cả các chất cần thiết cho sự sống trong không gian và nhiều hợp chất cơ bản cho sự sống trong các thiên thạch và sao chổi. Ví dụ như axit amin đã được tìm thấy trong các mẫu phẩm của sao chổi Wild 2 qua sứ mệnh Stardust vào năm 2004 và trên tiểu hành tinh Ryugu qua sứ mệnh Hayabusa 2 của Nhật Bản vào năm 2021. Nucleobase cũng đã được phát hiện trong các thiên thạch và trên tiểu hành tinh Ryugu. 

Bằng cách đào sâu vào cấu trúc di truyền của sự sống và cố gắng tái tạo lại chúng trong các phòng thí nghiệm, các nhà khoa học đã đưa phạm vi nghiên cứu về nguồn gốc của sự sống lại thành thế giới RNA sơ khai và cả thế giới tiền RNA. Nhưng sự đóng góp của các hợp chất không hỗ trợ sự sống vào những quá trình này vẫn còn đang được bỏ ngỏ.

Sinh vật ưa cực (extremophile)

Năm 1977, “Sinh vật ưa cực” (extremophile) đầu tiên được phát hiện ở vùng tối tăm sâu thẳm dưới đáy đại dương ngoài khơi quần đảo Galapagos và dọc theo các miệng núi lửa nằm rải rác dưới đáy biển.

Phát hiện đó đưa các nhà nghiên cứu đến các môi trường khắc nghiệt trên khắp thế giới,  nơi họ tìm thấy các vi khuẩn sống trong điều kiện lạnh buốt, trong nước có tính axit và độ mặn cao, trong một nơi rất cao thuộc bầu khí quyển và trong môi trường có nồng độ chất phóng xạ cao,...

Những sự bùng nổ nghiên cứu này không chỉ đem lại cho chúng ta nhiều hiểu biết về sự sống trên Trái Đất mà còn là nguồn cảm hứng cho ý tưởng về khả năng tồn tại sự sống bên ngoài Trái Đất trong những điều kiện mà trước đây ta cho là không thể có, chẳng hạn như các đại dương băng trên vệ tinh tự nhiên Europa của sao Mộc.

Follow the water

Câu thần chú “follow the water” (đi theo dòng nước) đã dẫn lối cho NASA phát hiện ra rất nhiều đối tượng nghiên cứu sinh vật học vũ trụ tiềm năng trong Hệ Mặt Trời. Đầu tiên là mặt trăng Europa của Sao Mộc, với đại dương ẩn sâu dưới lớp vỏ băng giá. Các nghiên cứu đang tiến hành cho thấy nước ở đây có vị mặn, một loại nước muối có đường nét tương đồng với đại dương của chúng ta. Những phát hiện gần đây cho thấy các luồng nước rò rỉ ra từ Europa – tương tự như những gì phun ra từ mặt trăng Enceladus của Sao Thổ.

Câu chuyện về nước trên sao Hỏa cũng vô cùng hứa hẹn: Việc xác định các kênh sông sâu, hồ, hệ thống thung lũng, quạt phù sa (alluvial fans) đã đưa các nhà nghiên cứu đến với suy đoán về một đại dương từng rộng lớn một thời ở phía Bắc sao Hỏa. Hành tinh lùn Ceres và vệ tinh Ganymede của sao Mộc cũng có khả năng tồn tại các đại dương bên trong. Và còn vô vàn thế giới nước đang chờ được chúng ta khám phá.

Ngoại hành tinh

Sở dĩ nói còn nhiều thế giới nước như vậy là nhờ cuộc cách mạng trong hiểu biết của chúng ta trong hai mươi năm qua về các ngoại hành tinh - những thiên thể quay quanh các ngôi sao xa xôi. Từ ngoại hành tinh đầu tiên được phát hiện vào năm 1995, đến nay đã hơn 5000 ngoại hành tinh được xác định thông qua các kính viễn vọng không gian và các đài quan sát trên mặt đất. 

Khi số lượng ngoại hành tinh được ước tính tăng lên đến hàng tỷ thì khả năng một số ngoại hành tinh có thể tồn tại sự sống đã trở nên khả thi hơn và trở thành đề tài nghiên cứu quan trọng trong khoa học. Hiện các nghiên cứu không chỉ dừng lại ở việc phát hiện ra loạt các ngoại hành tinh mà đã tiến hành phân tích bầu khí quyển và cả bề mặt của chúng. 

Các nhà khoa học đã xác định được một số hành tinh đá và có kích thước giống Trái đất quay quanh ngôi sao chủ của chúng trong “vùng hỗ trợ sự sống” - ở vị trí cách các ngôi sao chủ của chúng sao cho nước có thể tồn tại ở dạng lỏng trên bề mặt hành tinh. Để một hành tinh trở thành nơi phù hợp cho sự sống tồn tại thì cần nhiều yếu tố hơn là một bề mặt đất đá và nước ở dạng lỏng, nhưng đó lại là một tiền đề quan trọng.

Niềm tin và sự lạc quan

Cuộc tìm kiếm sự sống ngoài Trái Đất đã mở ra chiếc hộp Pandora chứa những câu hỏi hóc búa về sự huyền bí về bản chất của tự nhiên và nguồn gốc sự sống. Chưa có câu trả lời chắc chắn nào cho loại sự sống nào đó sẽ được tìm thấy khi nào và ở đâu. Dù vậy thì các nhà lãnh đạo của NASA vẫn rất lạc quan trong việc tìm kiếm sự sống ngoài Trái Đất có lẽ vì các sứ mệnh đang được tiến hành rất tốt cùng với nhiều hướng nghiên cứu cũng đang được phát triển.

Tham khảo:

History of astrobiology (nasa.gov)

• Sự sống
• Sự sống ngoài Trái Đất
• Astrobiology