Dùng "kính hiển vi điện tử quét" để tìm kiếm vật mẫu sinh học trên sao Hỏa

Một trong những mục tiêu cuối cùng của chuyến thăm dò sao Hỏa là mang được các vật mẫu từ trên bề mặt sao Hỏa về Trái đất, đặc biệt những mẫu vật này có thể kiểm tra làm bằng chứng chứng minh có sự sống tồn tại trên hành tinh Đỏ.


Để thực hiện được một nhiệm vụ như vậy sẽ rất tốn kém và các vật mẫu có nguy cơ nhiễm xạ trong cuộc hành trình trở về Trái đất. Vì vậy, các nhà khoa học lựa chọn việc phân tích các vật mẫu trong môi trường sống tự nhiên của chúng trên sao Hỏa, trước khi mang về Trái đất để nghiên cứu thêm. Phòng thí nghiệm Sao Hỏa (Mars Science Lab - MSL) và Rover sao Hỏa khác đang nghiên cứu các vật mẫu ngay trên sao Hỏa bằng một loạt các công cụ đưa ra hình ảnh và đánh giá hóa học cơ bản về các vật mẫu khác nhau trên sao Hỏa. Tuy nhiên, chỉ có một vài công nghệ kỹ thuật có thể xác định được rõ ràng rằng sự sống có tồn tại trên hành tinh Đỏ hay không.




Đây là hình ảnh kính hiển vi điện tử quét cho thấy điểm đặc trưng hình phỏng cầu (vòng tròn) trên Yamato 000.593 - một thiên thạch được tìm thấy trên Trái đất có nguồn gốc từ sao Hỏa. Các điểm đặc trưng được tìm thấy nằm trong một lớp iddingsite - một loại khoáng chất được tạo ra trong nước. Các nhà nghiên cứu hy vọng sẽ mang được kính hiển vi điện tử quét có độ phân giải cao lên bề mặt sao Hỏa. (Nguồn ảnh: NASA).

Ở hành tinh Trái đất, các nhà khoa học đã sử dụng một dụng cụ để kiểm tra sự sống và các vật mẫu sinh học khác, đó là một kính hiển vi điện tử quét khí quyển hoặc môi trường (ASEM hoặc ESEM). Các ESEM có khả năng chụp ảnh với độ phân giải cao hơn so với 10 nanomet, hoặc khoảng một phần nghìn độ rộng trên sợi tóc của con người, và cũng có khả năng xác định được các thành phần của vật mẫu giống nhau. Trái lại, tính thương mại của các ESEM thường rất lớn và 'thèm khát quyền lực'. Tuy nhiên, một nhóm nghiên cứu đã đảm nhận thử thách bằng một tiểu ESEM, làm cho nó phù hợp với các hoạt động tiến hành ngay trên sao Hỏa.




Một nhóm nghiên cứu của NASA thử nghiệm các kỹ thuật có thể được sử dụng cho các phi hành gia trên sao Hỏa. Các nhiệm vụ mang vật mẫu trở về Trái đất sẽ giúp xác định những địa điểm trên sao Hỏa có thể thăm dò một cách an toàn. (Nguồn ảnh: NASA).

Việc thu nhỏ biến áp kính hiển vi điện tử quét (Miniaturized Variable Pressure Scanning Electron Microscope - MVP-SEM) là một dự án do NASA tài trợ dựa trên các khái niệm mà có thể được sử dụng trên Trạm vũ trụ quốc tế và Mặt trăng. Mục tiêu tiếp theo là tạo ra một dụng cụ kiểu - ESEM này sẽ cho phép các nhà khoa học nghiên cứu địa chất của sao Hỏa và tìm các vi khuẩn trên bề mặt của sao Hỏa, trong một số nhiệm vụ chưa xác định được.


'Việc thực hiện khả năng này bằng một cỗ xe rover hoặc tàu đổ bộ, không chỉ giúp chúng tôi có thể chọn lựa được các vật mẫu tốt hơn mang về trái đất, mà còn có thể tiến hành chụp các hình ảnh chất lượng cao và phân tích ngay trên sao Hỏa - không có nguy cơ ô nhiễm từ một vật mẫu mang về Trái đất để nghiên cứu, 'Jessica Gaskin, người nghiên cứu chính trong dự án cho biết.


Dự án này được trình bày tại Hội nghị Khoa học hành tinh và mặt trăng vào đầu năm 2016. Nó được tài trợ bởi chương trình Khái niệm dụng cụ hành tinh của NASA dành cho sự tiến bộ trong việc quan sát hệ mặt trời (PICASSO).


Sự phát triển của các dụng cụ


Biến áp quét kính hiển vi điện tử hoặc khí quyển được dùng trong các phòng thí nghiệm để nghiên cứu trong nhiều lĩnh vực, từ y học đến địa chất học. Dụng cụ đặc biệt được NASA tài trợ sẽ giúp nghiên cứu các tài liệu địa chất theo một cách - giữ nguyên vẹn các vật mẫu. Bởi quá trình này không phá hủy các vật mẫu, sau đó có thể phân tích được bằng các dụng cụ khác và vì vậy, để có một bức tranh hoàn chỉnh hơn được hình thành từ nguồn gốc các mẫu vật và có thể phát triển.


Các dụng cụ này sẽ chụp những bức ảnh độ phân giải cao (tốt hơn so với 50 nanomet) và Phổ tán sắc năng lượng (Energy Dispersive Spectroscopy - EDS), hoặc lập bản đồ hóa học để xác định rõ các thành phần hóa học. Những SEM có trường ảnh độ sâu lớn với khả năng quan sát một vật chất mẫu lớn và không yêu cầu các vật mẫu phải được chuẩn bị trước trong thời gian thử nghiệm, mà đơn giản hóa các hoạt động cho một rover làm việc xa con người.


'Phần chính của công nghệ cụ thể này sẽ sử dụng khí quyển sao Hỏa như khí trong hình ảnh của chúng tôi. Điều này giúp chúng ta quan sát được chất liệu (dẫn điện và không dẫn điện) các mẫu vật 'để trần' trong môi trường tự nhiên của chúng', Gaskin cho biết.


Lời phê bình các sinh vật học vũ trụ là xu hướng tìm kiếm sự sống dựa trên carbon quen thuộc sẽ phát triển mạnh khi có sự hiện diện của nước. Một chiến lược mở rộng việc tìm kiếm sự sống là để tìm một số loại mất cân bằng trong môi trường xung quanh, không thể dễ dàng giải thích bằng vật lý hay hóa học. Ví dụ, nếu một số lượng lớn silic được tìm thấy trong một môi trường cụ thể thì cách giải thích đó có thể là sự hiện diện của cuộc sống. Các quang phổ sẽ có khả năng phát hiện ra sự mất cân bằng trong môi trường.


'Dụng cụ này cũng sẽ cung cấp đầy đủ hình ảnh có độ phân giải cao để xác định dấu hiệu cơ thể sống,' Jennifer Edmunson, nhà khoa học tham gia dự án MVP-SEM nói.




Robot Curiosity rover đang làm việc ở khu vực Gale Crater trên sao Hỏa. Mục tiêu chính trong chương trình sao Hỏa của NASA là tìm kiếm các khu vực có sự sống ở trong quá khứ và hiện tại. (Nguồn ảnh: NASA / JPL-Caltech / MSSS).

Một ví dụ là việc tìm kiếm protein từ vi khuẩn, chẳng hạn như Pyrobaculum aerophilum, một loại vi khuẩn phát triển mạnh trong nước sôi. 'Mục tiêu phát triển dụng cụ của chúng tôi là để có thể phân biệt được các hợp chất như canxi oxalat (dấu hiệu cơ thể sống tiềm năng) từ cacbonat canxi', Edmunson cho biết thêm.


Các vi khuẩn sống được trong môi trường khắc nghiệt trên Trái đất thường sử dụng tại các mô hình lý thuyết vi sinh vật rằng chúng có thể tồn tại trong vùng nước mặn, lạnh cóng của hành tinh sao Hỏa. Ngoài ra, trong trường hợp bất kỳ dạng sống có thể tiếp xúc trên một số bề mặt vật mẫu, chẳng hạn như bào tử khô - giống như dạng sống, các thiết bị của chúng tôi có thể chụp được hình ảnh để giải thích làm sáng tỏ và nghiên cứu.


MVP-SEM sẽ sử dụng một máy dò điện tử thứ cấp để giúp các nhà khoa học tìm hiểu về các đặc trưng riêng trên bề mặt bằng kính hiển vi, cũng như một máy dò điện tử tán xạ ngược cung cấp thông tin về thành phần và cấu tạo của một vật mẫu. Máy dò EDS cũng được sử dụng để nghiên cứu các thành phần hóa học.


Hiện nay, nhóm nghiên cứu đang tìm cách xác định tối ưu các hoạt động trong bầu không khí giàu carbon dioxide của sao Hỏa, sau đó một mẫu thử nghiệm sẽ được phát triển và thử nghiệm trong phòng có môi trường giống trên sao Hỏa tại JPL. Những người tham gia chính trong nghiên cứu này khác so với MSFC, bao gồm Phòng thí nghiệm sức đẩy phản lực (Jet Propulsiom Laboratory - JPL), Creare, Ứng dụng công nghệ vật lý (Applied Physics Technologies), Đại học Case Western Reserve và cố vấn Tiến sĩ G. Danilatos (người tiên phong của SEM không khí hoặc môi trường).


Sau khi nghiên cứu PICASSO được hoàn thành, nhóm nghiên cứu dự định sẽ tiếp tục phát triển các dụng cụ khác thông qua dụng cụ tiến bộ do NASA tài trợ trong thăm dò hệ Mặt trời (MatlSSe), là một phần trong cơ quan nghiên cứu về các cơ hội trong chương trình không gian và khoa học Trái đất.


Cập nhật: 14/10/2016
Theo Nga Bui (quantrimang)

TIN LIÊN QUAN

Căn bệnh bí hiểm đang ám ảnh các phi hành gia vũ trụ

Tất cả các phi hành gia đều phải có một thị lực hoàn hảo trước khi bay vào vũ trụ. Tuy nhiên vài năm trở lại đây, các cuộc kiểm tra y tế phát hiện thị lực của các phi hành gia bị ảnh hưởng nghiêm trọng sau khi trở về từ vũ trụ. Nguyên nhân chính

Loài người gặp nguy vì động vật suy giảm quá giới hạn

Các nhà khoa học cảnh báo đa dạng sinh học trên thế giới không còn trong vòng 'giới hạn an toàn' nên có khả năng đe dọa đến sự tồn tại của con người.

Ô nhiễm không khí, tiếng ồn làm tăng nguy cơ mắc bệnh cao huyết áp

Tiếp xúc trong thời gian dài với tình trạng ô nhiễm không khí tại các đô thị và ô nhiễm tiếng ồn, đặc biệt là giao thông sẽ làm tăng nguy cơ mắc bệnh cao huyết áp, yếu tố có thể dẫn đến các bệnh tai biến mạch máu não và đột quỵ.

Đại học Cambridge công bố dấu hiệu mới về sự sống ngoài trái đất

Nghiên cứu mới khẳng định những hành tinh đại dương có khí quyển giàu hydro ngoài hệ Mặt trời có thể là nơi tiềm năng cho phát triển sự sống ngoài Trái đất.

Nghiên cứu khoa học cho thấy ở độ tuổi 26 ra quyết định cưới vợ là tốt nhất

Kết luận này dựa trên Nguyên tắc 37% do ký giả Brian Christian và nhà khoa học thần kinh Tom Griffiths trong nghiên cứu mang tên 'Algorithms to Live By: The Computer Science of Human Decisions' (tạm dịch: Những hàm số để kiếm sống: khoa học máy tính

Kính viễn vọng Australia tìm kiếm người ngoài hành tinh

Kính viễn vọng Parkes của Australia sẽ tham gia dự án Breakthrough Listen nhằm tìm kiếm nền văn minh ngoài Trái Đất và các hiện tượng tự nhiên khác.

Người ngoài hành tinh có thể dùng tia vũ trụ làm thức ăn

Nghiên cứu mới của nhà khoa học Mỹ chỉ ra nếu tồn tại ở những hành tinh như sao Hỏa, sinh vật ngoài hành tinh có thể sống bằng năng lượng từ tia vũ trụ.

[Cuộc sống] Nghiên cứu thống kê đã chứng minh: Không nên kết hôn sớm

Một kết quả nghiên cứu được thực hiện bởi Nick Wolfinger, một nhà xã hội học của trường Đại học Utah, và đã được Viện Nghiên cứu Gia đình công bố, chỉ ra rằng nếu không muốn phải ly dị sớm, các cặp tình nhân nên cưới nhau ở độ tuổi từ 28 đến 32

THỦ THUẬT HAY

Hưỡng dẫn kiểm tra điện thoại iPhone của bạn là hàng chính hãng

Nếu bạn đang sử dụng một chiếc iPhone cũ hoặc xách tay và muốn kiểm tra nguồn gốc xuất xứ có phải hàng chính hãng Apple? Hoặc đơn giản muốn kiểm tra thời hạn bảo hành và một số thông tin khác của máy

Hướng dẫn cách tải ảnh từ Flickr về máy tính

Được ví giống như mạng xã hội chia sẻ ảnh trực tuyến và dù tính năng kết nối của Flickr không thực sự được ổn như Instagram, nhưng đây lại là kho ảnh khổng lồ, với hàng triệu bức ảnh tuyệt đẹp, chất lượng và theo nhiều

Một số thủ thuật tùy biến Taskbar trên Windows 10 hiệu quả

Thanh Taskbar là một trong những tính năng được người dùng sử dụng nhiều nhất trong Windows 10 cũng như các phiên bản Windows khác. Để hiểu rõ hơn thanh Taskbar cũng như cách tùy chỉnh Taskbar trong Windows 10, mời các

Cách kiểm tra thông tin hàng hóa, tạo QR Code chia sẻ thông tin...

Phần mềm mình chia sẻ dưới đây là một ví dụ, ngoài kiểm tra nguồn gốc hàng hóa thì chức năng đáng giá tiếp theo chính là tạo mã QR Code để chia sẻ nhanh thông tin. Mời các bạn cùng tìm hiểu.

Cách kiểm tra mực máy in Brother chính hãng

Mực máy in cũng có hàng giả và hàng thật, việc phân biệt mực máy in là rất quan trọng. Với những ai đang sử dụng máy in Brother cần phải biết cách để kiểm tra mực máy in Brother có phải hàng chính hãng hay không, vì nó

ĐÁNH GIÁ NHANH

Đánh giá OnePlus 5: Sức mạnh siêu phàm trong một thân hình hơi nhàm

Ở phiên bản mới nhất là OnePlus 5, ngoài việc kế thừa hai thế mạnh đó, máy còn được trang bị thêm một món ăn chơi là cụm camera kép kèm tính năng Portrait Mode giống như iPhone 7 Plus.

Đánh giá smartphone giải trí Lenovo A7010

Đánh giá smartphone tầm trung Huawei GR5 Đánh giá smartphone selfie Lenovo VIBE S1 Đánh giá smartphone selfie ZTE Blade S7 Đánh giá smartphone Samsung Galaxy S7 Đánh giá bộ đôi máy...

Đánh giá pin Zenfone Go và Go Plus: Quá trâu trong tầm giá

Đánh giá pin của Zenfone Go và Go Plus - 2 smartphone có giá bán cực kì hấp dẫn và thiết kế trẻ trung đang được bán tại thị trường Việt Nam