Mô hình khoa học mới hé lộ cơ chế vận chuyển dưỡng chất xuyên qua lớp vỏ băng dày của mặt trăng Europa

Một công bố khoa học quan trọng dự kiến ra mắt vào đầu năm 2026 đã giới thiệu một mô hình lý thuyết đột phá, giải thích cách thức các thành phần hóa học thiết yếu cho sự sống có thể di chuyển từ bề mặt của Europa – mặt trăng băng giá của sao Mộc – xuống đại dương ngầm khổng lồ bên dưới. Các nhà nghiên cứu từ Đại học Bang Washington và Viện Công nghệ Virginia đã cùng nhau xây dựng giả thuyết về một quá trình địa chất đặc biệt, cho phép vận chuyển các nguyên tố quan trọng theo chiều dọc. Phát hiện này mở ra lời giải cho bài toán hóc búa về việc làm thế nào sự sống có thể tồn tại trong môi trường thiếu hụt ánh sáng mặt trời cho quá trình quang hợp, vốn bị ngăn cản bởi lớp vỏ băng dày đặc bao phủ bề mặt thiên thể này.

Cơ chế cốt lõi của mô hình này dựa trên việc mô phỏng một hiện tượng địa chất tương tự như sự phân tách lớp vỏ trên Trái đất. Theo các nhà khoa học, cấu trúc lớp vỏ băng của Europa không hề đồng nhất; những khu vực băng tích tụ nhiều muối sẽ trở nên đậm đặc hơn và có độ bền cơ học yếu hơn so với các khối băng tinh khiết xung quanh. Những khối muối nặng nề này có xu hướng tách rời khỏi bề mặt và chìm dần qua lớp manti băng giá cho đến khi tiếp cận ranh giới nước lỏng của đại dương ngầm. Quá trình này đóng vai trò như một hệ thống băng chuyền tự nhiên, đưa các chất oxy hóa được hình thành trên bề mặt dưới tác động của bức xạ cực mạnh từ sao Mộc xuống sâu trong lòng đại dương, cung cấp năng lượng hóa học cần thiết cho các sinh vật tiềm năng.

Các kết quả mô phỏng chi tiết cho thấy tốc độ của quá trình này phụ thuộc lớn vào cấu trúc của lớp vỏ. Trong điều kiện cấu trúc băng bị suy yếu, việc các khối muối chìm xuống có thể chỉ mất một khoảng thời gian địa chất tương đối ngắn là khoảng 30.000 năm. Tuy nhiên, trong những kịch bản thận trọng hơn, hành trình này có thể kéo dài từ 1 đến 10 triệu năm. Nghiên cứu được dẫn dắt bởi tác giả chính Austin Green, một nghiên cứu sinh sau tiến sĩ tại Viện Công nghệ Virginia, cùng với đồng tác giả Catherine Cooper, phó giáo sư địa vật lý tại Đại học Bang Washington. Việc áp dụng các nguyên lý địa chất từ Trái đất vào Europa đã cải thiện đáng kể niềm tin vào khả năng tồn tại sự sống ngoài hành tinh trong lòng đại dương của mặt trăng này, nơi được ước tính có tổng thể tích nước lớn gấp đôi tất cả các đại dương trên Trái đất cộng lại.

Khám phá lý thuyết này càng trở nên cấp thiết khi nhiệm vụ Europa Clipper của NASA đang được triển khai tích cực. Con tàu vũ trụ này đã được phóng đi vào ngày 14 tháng 10 năm 2024, thực hiện thành công chuyến bay hỗ trợ trọng lực qua sao Hỏa vào ngày 1 tháng 3 năm 2025 và dự kiến sẽ chính thức tiến vào hệ thống sao Mộc vào tháng 4 năm 2030 để bắt đầu giai đoạn nghiên cứu chuyên sâu. Những dữ liệu trước đó, bao gồm cả chuyến bay ngang qua của tàu Juno vào ngày 29 tháng 9 năm 2022, đã xác nhận Europa có các hoạt động địa chất, nhưng chủ yếu diễn ra theo chiều ngang. Cơ chế chìm muối mới được đề xuất không phụ thuộc vào các lỗ nhỏ li ti từng được tìm thấy trong dữ liệu của Juno, mà thay vào đó cung cấp một con đường quy mô lớn và ổn định hơn để nuôi dưỡng đại dương ngầm, ngay cả khi lớp vỏ băng có độ dày vượt trội.