TS Morgan Cable, nhà khoa học nghiên cứu sinh học vũ trụ và các thế giới đại dương. Ảnh: NASA.

Một dòng nước phun khỏi mặt đất có vẻ như đang mang thẳng vật chất từ nơi nó bắt đầu lên bề mặt. Nhưng với nhà khoa học muốn suy ngược thành phần của một bể chứa nằm sâu bên dưới, phép đo ở điểm cuối chưa chắc kể nguyên vẹn câu chuyện ở điểm đầu. Khoảng đường vật chất di chuyển, áp suất thay đổi, khí thoát ra hay quá trình đóng băng đều có thể làm tín hiệu hóa học biến đổi.

Đó là bài toán mà TS Morgan Cable cùng nhóm nghiên cứu đưa tới hai mạch phun nước lạnh giàu CO₂ ở Green River, bang Utah, Mỹ. Công trình đăng trên tạp chí Astrobiology đầu năm 2026 không nhằm tìm sự sống tại hai mạch phun này. Nhóm muốn kiểm tra một câu hỏi khó hơn: nếu vật chất đi từ bể chứa dưới sâu lên bề mặt đã thay đổi, các nhà khoa học phải thận trọng đến đâu khi dùng mẫu phun để suy ngược môi trường nguồn?

TS Morgan Cable hiện là giảng viên cao cấp về khoa học không gian tại School of Chemical and Physical Sciences, Te Herenga Waka—Victoria University of Wellington, New Zealand, đồng thời là nhà khoa học cao cấp tại Planetary Science Institute (PSI). Hồ sơ học thuật của trường xác nhận bà nhận bằng tiến sĩ tại California Institute of Technology năm 2010; hồ sơ NASA xác định chuyên ngành tiến sĩ là Hóa vô cơ. Nghiên cứu của bà tập trung vào phát hiện hợp chất hữu cơ và dấu chỉ sinh học thông qua cả phép đo tại chỗ lẫn viễn thám.

Mẫu phun không nhất thiết giữ nguyên thành phần ban đầu

Hai địa điểm được nhóm khảo sát là Crystal Geyser và Champagne Geyser. Đây là các mạch phun nước lạnh hoạt động nhờ CO₂ thoát khỏi dung dịch, khác với những mạch nước nóng do nhiệt địa nhiệt thường thấy. Nhóm thu mẫu ở hai hệ có đường kính miệng phun và lượng xả khác nhau, rồi so sánh thành phần hóa học của nước đã phun, khoáng vật kết tủa và nước trước khi phun; mô hình địa hóa được dùng để tái dựng trạng thái của nguồn nước.

Kết quả tạo ra một khoảng cách đáng kể giữa thứ có thể đo trên mặt đất với trạng thái được mô hình hóa ở sâu bên dưới. Nước nguồn được tính toán chứa lượng CO₂ hòa tan rất cao và có pH thấp hơn rõ rệt so với nước sau khi phun. Crystal Geyser, hệ lớn hơn, tạo các lớp khoáng kết tủa giàu carbonate; Champagne Geyser nhỏ hơn lại thiên về khoáng sulfate.

Một thử nghiệm khác cho thấy sự biến đổi còn có thể tiếp tục sau khi vật chất rời miệng phun. Mẫu nước đã phun từ Champagne được làm lạnh rất nhanh trong chân không nhằm mô phỏng vật chất bị đóng băng trong một cột phun ngoài không gian. Khi đó, MgSO₄ dạng thủy tinh trở thành thành phần nổi bật, dù nó không phải thành phần chính được nhận diện trong dung dịch ban đầu hay trong lớp khoáng kết tủa xung quanh mạch phun.

Ý nghĩa của chi tiết này nằm ở phương pháp đọc dữ liệu. Một thiết bị bay qua cột phun có thể đo rất chính xác thứ đang hiện diện trong những hạt vật chất, nhưng “chính xác tại điểm đo” không đồng nghĩa với “giống hệt bể chứa nguồn”. Nếu quá trình vận chuyển và phun đã phân đoạn hoặc biến đổi vật chất, phép suy ngược phải tính cả những bước trung gian ấy.

Từ sa mạc Utah đến những đại dương nằm dưới băng

Mối liên hệ với khoa học hành tinh xuất hiện ở Enceladus, vệ tinh của sao Thổ, nơi các cột vật chất phun ra từ khu vực cực nam đã cho phép tàu vũ trụ khảo sát những gì có thể bắt nguồn từ đại dương nằm dưới lớp băng. Europa, vệ tinh của sao Mộc, cũng là một thế giới đại dương được quan tâm, dù bằng chứng về hoạt động cột phun tại đây chưa chắc chắn như Enceladus. Nghiên cứu của nhóm Morgan Cable dùng mạch phun Utah như một mô hình tương tự trên Trái đất, chứ không coi chúng là bản sao của các thiên thể băng.

Phụ nữ Mới từng đề cập đại dương ngầm trên Enceladus trong một bài viết về nghiên cứu hành tinh. Việc có thể tiếp cận vật chất từ đại dương thông qua cột phun khiến Enceladus đặc biệt hấp dẫn, nhưng nghiên cứu ở Utah bổ sung một lớp cảnh báo: vật chất đến được thiết bị đo đã trải qua một hành trình vật lý và hóa học trước đó.

Từ hai hệ mạch phun có quy mô khác nhau, nhóm nghiên cứu nhận thấy lượng xả, năng lượng của đợt phun và khoảng cách tới bể chứa đều có khả năng ảnh hưởng đến thành phần vật chất được đưa lên. PSI, đơn vị công bố thông tin về nghiên cứu, cho biết nếu áp dụng bài học này cho các thế giới đại dương, những khu vực có dòng vật chất mạnh hơn có thể cho phép tiếp cận tốt hơn vật liệu từ độ sâu; lấy mẫu ở nhiều nguồn với lưu lượng khác nhau cũng có thể giúp tạo ra một dạng “hồ sơ theo độ sâu”.

Nhóm vì thế không đề xuất đọc một phép đo riêng lẻ như câu trả lời cuối cùng. Công trình nhấn mạnh việc kết hợp số liệu đo trực tiếp, quan sát viễn thám và mô hình địa hóa để tái dựng thành phần đại dương đáng tin cậy hơn. Đây là khác biệt quan trọng giữa đo được một chất và hiểu nó đã hình thành, biến đổi rồi đến thiết bị đo bằng con đường nào.

Các cột vật chất phun khỏi Enceladus, một trong những mục tiêu quan trọng khi nghiên cứu đại dương nằm dưới lớp băng. Ảnh: NASA's Goddard Space Flight Center; NASA/JPL/Space Science Institute.

Không biến dấu chỉ môi trường thành bằng chứng sự sống

Ở đây cần giữ một ranh giới mà các bài viết về sinh học vũ trụ rất dễ vượt qua. Nghiên cứu của Morgan Cable không phát hiện sự sống trên Europa hay Enceladus, cũng không chứng minh hai thiên thể này có sự sống. Công trình nghiên cứu những “chỉ dấu về khả năng cư trú” và mức độ những chỉ dấu ấy có thể bị thay đổi trước khi con người đo được chúng.

Sự phân biệt đó cũng cần thiết với các nghiên cứu khác về khả năng tồn tại sự sống ngoài Trái đất. Một chất hữu cơ, một khoáng vật hình thành trong nước hay một cấu trúc địa chất thích hợp có thể là căn cứ để tiếp tục khảo sát, nhưng chưa đủ để gọi là bằng chứng sinh học. Bài viết về “manh mối” sự sống trên sao Hỏa trên Phụ nữ Mới cũng nằm trong tuyến thông tin cần đọc với mức độ thận trọng tương tự.

Một giá trị khác trong cách làm của Morgan Cable là đưa câu hỏi ngoài không gian trở lại những địa điểm có thể đo, lấy mẫu và kiểm chứng ngay trên Trái đất. Hồ sơ PSI ghi nhận bà đã thực hiện khảo sát tại nhiều môi trường khắc nghiệt, từ sa mạc, băng, hang động đến các mạch phun CO₂ ở Utah. Những môi trường như vậy cho phép nhà nghiên cứu kiểm tra công cụ và giả định trước khi áp dụng chúng cho một thiên thể xa hàng trăm triệu kilomet.

Những khám phá về hệ sinh thái dưới lớp băng Nam Cực cho thấy ngay trên Trái đất, các môi trường bị che khuất bởi băng vẫn còn nhiều phần chưa được quan sát trực tiếp. Trong sinh học vũ trụ, điều quan trọng hơn sự giống nhau bề ngoài giữa hai nơi là xác định chính xác yếu tố nào có thể dùng làm phép so sánh và yếu tố nào không thể.

Công trình tại Utah vì thế không đưa con người đến gần câu trả lời “có sự sống hay không” bằng một phát hiện ngoạn mục. Nó xử lý một bước nền khó thấy hơn: giảm nguy cơ diễn giải quá mức tín hiệu mà thiết bị thu được. Với khoa học về những đại dương không thể nhìn thấy trực tiếp, biết tín hiệu đã bị biến đổi như thế nào trên đường đi có thể quan trọng không kém việc đo được tín hiệu đó.