Bí ẩn về loài cây cực ‘độc’ mà các nhà khoa học cho rằng nó có thể phát triển mạnh trên Sao Hỏa

Rêu là một trong những loài thực vật cải tạo đất tuyệt vời của Trái Đất, chúng có thể biến đá cằn cỗi thành đất màu mỡ, và hiện nay một nhóm các nhà khoa học đang đề xuất rằng những loài thực vật không có mạch này có thể làm điều tương tự trên Sao Hỏa.

Khả năng cải tạo đất của rêu trên Sao Hỏa

Liệu chúng ta có nên đưa sự sống từ Trái Đất lên hành tinh đỏ hay không vẫn là một câu hỏi lớn đang tìm lời giải đáp, vì chúng ta chưa có nhiều thành công trong việc này ngay cả trên chính hành tinh của mình. Tuy nhiên, nếu quyết định can thiệp vào đất trên Sao Hỏa để tạo ra một ngôi nhà thứ hai cho con người, nhà sinh thái học Xiaoshuang Li và các đồng nghiệp tại Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc đã tìm ra một ứng cử viên có thể đáp ứng yêu cầu đó – loài rêu Syntrichia caninervis (S. caninervis).

Syntrichia caninervis, hay còn gọi là rêu sa mạc, là một loài thực vật mọc thấp, thuộc họ Pottiaceae, có khả năng sinh trưởng và tồn tại trong môi trường khắc nghiệt. Loài rêu này đóng vai trò quan trọng trong việc mở ra tiềm năng cho sự sống trên Sao Hỏa.

Bề mặt Trái Đất từng rất khắc nghiệt đối với sự sống, nhưng thực tế đã chứng minh rằng điều đó không thể ngăn cản các loài rêu – hiện nay bao gồm rêu tản và rêu sừng – rời bỏ đại dương an toàn để tìm kiếm những “vùng đất” sinh sống mới. Những loài thực vật tiên phong trên cạn này đã cho thấy chúng có thể khai thác và tiêu hóa các chất dinh dưỡng từ đá, đồng thời vẫn có thể sống sót trong những điều kiện khắc nghiệt mà các sinh vật sống khác không thể chịu đựng được.

Syntrichia caninervis, không giống như những loài rêu thông thường khác, chúng có thể sống trong các điều kiện cực kỳ khắc nghiệt – phát triển mạnh ở các sa mạc của Trung Quốc và Hoa Kỳ, cũng như các ngọn núi băng giá của Pamir, Tây Tạng, Trung Đông, Nam Cực và các vùng quanh cực.

Syntrichia caninervis có thể sống sót qua nhiều năm đóng băng và khô hạn, chịu được nhiệt độ từ âm 196 độ C đến 80 độ C, và thậm chí có thể phục hồi sau khi mất đến 98% hàm lượng nước.

Sa mạc Gurbantunggut ở tây bắc Trung Quốc là nơi trú ngụ của S. caninervis, loài rêu mọc dày đặc hơn bất kỳ nơi nào khác trên thế giới, dù nhiệt độ dao động từ âm 40 độ C đến 65 độ C và độ ẩm tương đối chỉ là 1,4%. Li và các đồng nghiệp đã thử nghiệm phản ứng và khả năng phục hồi của loài rêu này trong các điều kiện cực kỳ khắc nghiệt.

Trong phòng thí nghiệm, họ đã thử nghiệm nuôi cấy loài rêu này trong tình trạng mất nước nghiêm trọng, đóng băng kéo dài (âm 80 độ C trong 3 hoặc 5 năm và âm 196 độ C trong 15 hoặc 30 ngày), bức xạ (với liều lượng từ 500 đến 16.000 Gy) và các điều kiện giống như môi trường trên Sao Hỏa tại Cơ sở Mô phỏng Khí quyển Hành tinh (PASF) của Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc.

Trong môi trường Sao Hỏa mô phỏng, các cây chịu áp suất khoảng 650 pascal, tương tự như trên Sao Hỏa. Ban đêm nhiệt độ là âm 60 độ C và ban ngày là 20°C, tương đương với điều kiện tại các vùng xích đạo đến vĩ độ trung bình của Sao Hỏa. Đồng thời họ cũng mô phỏng thành phần khí quyển và mức độ bức xạ cực tím giống trên Sao Hỏa để nuôi cấy loài rêu này.

Lá của rêu xếp thành hai hàng, giúp giảm diện tích bề mặt, hạn chế thoát hơi nước và bảo vệ khỏi bức xạ Mặt Trời. Rễ của rêu mọc sâu, giúp bám chặt vào đá và hút nước hiệu quả.

Kết quả thí nghiệm

Đối với S. caninervis, mất nước là chuyện có thể vượt qua một cách dễ dàng và trong điều kiện cực lạnh, chúng cũng không bị ảnh hưởng đến khả năng sinh trưởng và phát triển. Tất cả các cây bị đóng băng đều tái sinh sau khi rã đông, với những cây bị mất nước trước khi đóng băng, chúng còn tỏ ra hồi phục nhanh hơn. Trước mức độ bức xạ 50 Gy có thể giết chết con người, S. caninervis lại hoàn toàn không bị ảnh hưởng. Ở mức 500 Gy, sự phát triển của nó thậm chí còn có vẻ nhanh hơn.

Rêu bị mất nước và sau đó tiếp xúc với điều kiện giống như trên Sao Hỏa có thể hoạt động như thể điều đó chưa từng xảy ra sau 30 ngày phục hồi.

Syntrichia caninervis có thể sinh sản hữu tính và vô tính. Loài rêu này có khả năng phân tán bào tử qua gió, giúp lan rộng ra các khu vực mới.

“Mặc dù vẫn còn một chặng đường dài để tạo ra môi trường sống tự cung tự cấp trên các hành tinh khác, nhưng chúng tôi đã chứng minh được tiềm năng to lớn của S. caninervis như một loài thực vật tiên phong cho sự phát triển trên Sao Hỏa”, các nhà nghiên cứu viết.

Nhìn về tương lai, các nhà khoa học hy vọng rằng loại rêu này có thể được đưa lên Sao Hỏa hoặc Mặt Trăng để thử nghiệm thêm khả năng sinh trưởng và phát triển trong không gian. Ngay cả khi việc nuôi cấy rêu trên Sao Hỏa hóa được coi là một ý tưởng khó có thể trở thành hiện thực, thì những kết quả trong phòng thì nghiệm đã chứng minh được rằng S. caninervis có thể biến vùng đất khô cằn thành một ‘làn da sống’ sau khi sống sót qua những điều kiện khắc nghiệt và mang lại hy vọng cho sự sống trên Trái Đất.

Nghiên cứu được công bố trên Tạp chí The Innovation.