Vệ tinh khổng lồ của sao Thổ - Enceladus

Enceladus là vệ tinh lớn thứ 6 của Sao Thổ. Nó được nhà thiên văn học William Herschel phát hiện vào năm 1789. Enceladus có đường kính khoảng 500 km, bằng 1/10 kích thước của Titan, vệ tinh lớn nhất của Sao Thổ. Nó là thiên thể phản xạ ánh sáng mạnh nhất trong hệ Mặt trời (gần như 100%). Trước những năm 1980 (thời điểm 2 tàu vũ trụ Voyager bay ngang qua Enceladus), người ta biết rất ít về Enceladus ngoài việc trên bề mặt vệ tinh này có nước.

Các nhà khoa học phát hiện những vòi nước phun ra ở vùng cực nam mặt trăng sao Thổ này vào năm 2005, trong giai đoạn thăm dò đầu tiên của tàu vũ trụ Cassini-Huygens, một dự án hợp tác giữa NASA và Cơ quan Vũ trụ châu Âu. Những vòi phun góp phần tạo ra vật chất mới cho vành đai bao quanh sao Thổ, có nguồn gốc từ một đại dương dày khoảng 9,7 km nằm dưới vỏ băng dày 31-40 km, bên trên lớp lõi đá. Chúng phun ra từ một loạt khe nứt mang tên "vằn hổ" ở gần cực nam của Enceladus.

Cuối năm 2008, các nhà khoa học đã phát hiện thấy hơi nước bốc lên từ bề mặt Enceladus. Điều đó chứng tỏ rằng trên vệ tinh này có nước, và từ đó có thể có sự sống. Candice Hansen, một nhà khoa học của Phòng thí nghiệm tên lửa NASA tại California đã dẫn đầu một nhóm các nhà khoa học nghiên cứu về đám bụi khí trên Enceladus. Trước đó, họ đã tính toán được tốc độ phun của đám bụi khí là xấp xỉ 2.189 km/giờ. Tốc độ này là lớn một cách bất thường và có thể có liên quan đến nước. Họ đã quyết định nghiên cứu kĩ về thành phần cấu tạo của đám bụi khí.

Tiến sĩ Dennis Matson, nhà khoa học của chương trình tàu thăm dò Cassini thuộc phòng thí nghiệm lực đẩy phản lực (JPL) của NASA tại thành phố Pasadena bang California, nói: “sâu trong lòng đất của Enceladus, mô hình của chúng tôi đã cho thấy rằng chúng tôi có một hầm pha chế chất hữu cơ, một nguồn nhiệt và nước, đây là những thành phần thiết yếu của sự sống. Và trong khi không ai dám tuyên bố là chúng tôi đã tìm ra được sự sống dưới bất cứ hình thức nào, thì chúng tôi có thể đã tìm được bằng chứng cho một nơi mà có thể rất thích hợp cho sự sống.”

Mô hình nhiệt độ khởi điểm cao cho thấy rằng Enceladus đã bắt đầu như một quả cầu hỗn hợp giữa băng và đá và có chứa các đồng vị phóng xạ phân rã nhanh của nguyên tử nhôm và sắt. Sự phân hủy các đồng vị này diễn ra trong khoảng 7 triệu năm đã sản sinh ra một lượng nhiệt rất lớn. Kết quả của việc này là các vật chất đá được cứng lại ở lõi của nó và nó được bao bọc bởi một lớp vỏ băng. Theo giả thuyết này, các phần còn lại phân rã phóng xạ từ từ ở lõi cùng với lực thủy triều từ lực kéo hấp dẫn của sao Thổ có thể tiếp tục làm ấm và làm tan chảy phần lõi bên trong của nó trong hàng tỷ năm.

Những chứng cứ từ tàu Cassini chỉ ra rằng ở dưới lớp băng bề mặt của Enceladus có thể là một đại dương bao phủ khắp vệ tinh. Các tinh thể băng được tàu Cassini phân tích đã cho thấy đó là băng của nước muối. Theo người ta ước đoán, nước muối như vậy chỉ có thể xuất hiện trong một thể tích nước rất lớn. Vì thế Enceladus trở thành một địa điểm tốt để xuất hiện sự sống ngoài Trái Đất. Ngoài ra còn có giả thuyết cho rằng nguồn nước trên xuất phát từ một đại dương cực lớn dưới bề mặt Enceladus.

Tiến sĩ Paul Helfenstein của Đại học Cornell - một trong những nhà khoa học tham gia dự án thăm dò các vệ tinh của sao Thổ - sử dụng các bản đồ số của khu vực này để dựng lại quá trình hình thành các vết nứt. Ông cho các mảnh di chuyển trên màn hình máy tính cho đến khi chúng khớp vào nhau giống như trong trò chơi ghép hình. Paul nhận thấy các mảnh từng là một khối thống nhất. “Các phần trên lớp vỏ Trái đất di chuyển theo kiểu đối xứng. Còn trên Enceladus, chúng tôi thấy các mảng dịch chuyển theo một chiều”, Paul nói.

Đáy đại dương trên Trái đất tách giãn bởi hoạt động phun trào của dung nham nóng chảy bên dưới. Các nhà khoa học dự đoán các mảng trên bề mặt Enceladus có thể tách giãn bởi tác động của nước. "Chúng tôi đang có bằng chứng cho thấy nước ở dạng lỏng tồn tại trên Enceladus”, Carolyn Porco, một trong những nhà khoa học tham gia dự án nghiên cứu các vệ tinh của sao Thổ cho biết.

Một nhóm các nhà nghiên cứu Mỹ đang xin NASA tài trợ chế tạo một tàu vũ trụ nhỏ quay quanh quỹ đạo để lấy mẫu nước ở vòi phun trên mặt trăng Enceladus và phát hiện dấu hiệu của sự sống nếu có. Mặc dù vậy, giả thuyết này chưa được NASA gật đầu khi nhiệt độ trên vệ tinh rất thấp, âm 201 độ C, với nhiệt độ này liệu có tồn tại sự sống ngoài trái đất trong hệ Mặt Trời được không vẫn là một câu hỏi khó trả lời. Ở những nhiệt độ này có vẻ như chẳng có chất nào có thể ở trạng thái lỏng được.

Cho dù người ta đã xây dựng nhiều mô hình khác nhau cho cấu trúc địa hóa học của Enceladus, có một sự thật khó có thể chối cãi rằng ở đâu đó dưới lớp bề mặt của Enceladus là nước tồn tại ở thể lỏng. Như vậy, trên Enceladus đã hội đủ những điều kiện tiên quyết cho sự sống, hay chí ít là các tiền sinh chất. Đó là nước ở dạng lỏng, các chất hữu cơ và nhiệt lượng. Môi trường cho sự sống trên Enceladus có thể tương tự với môi trường xuất hiện tại các địa tầng núi lửa trên Trái Đất. Tại đó người ta đã phát hiện thấy các vi sinh vật hấp thụ hydro hoặc CO2, thải ra khí metan hoặc hydro hoặc các muối sulfat. Sự sống tồn tại ở trạng thái như vậy không cần đến năng lượng mặt trời mà chỉ cần nhiệt lượng từ bản thân thiên thể mà thôi.