Trong nhiều thập kỷ, các nhà thiên văn học đã phải đối mặt với một bí ẩn lớn: sự khan hiếm một cách bất thường của nguyên tố lưu huỳnh trong không gian. Lưu huỳnh, nguyên tố phổ biến thứ mười trong vũ trụ và là một thành phần thiết yếu của các hành tinh, ngôi sao và thậm chí là sự sống, dường như đã “biến mất” một cách khó hiểu.
Tuy nhiên, một nghiên cứu đột phá vừa được công bố trên tạp chí Nature đã giải quyết được bí ẩn này, khẳng định rằng lưu huỳnh không hề biến mất, mà đang ẩn mình sâu trong băng vũ trụ, chờ đợi để được khám phá.
Bí ẩn về sự “mất tích” của lưu huỳnh đã làm đau đầu các nhà hóa học thiên văn từ lâu. Các quan sát cho thấy lượng lưu huỳnh phân tử trong các đám mây dày đặc chỉ bằng một phần nghìn so với những gì các lý thuyết dự đoán. Sự chênh lệch đáng kinh ngạc này khiến các nhà khoa học bối rối, bởi lẽ đây là một nguyên tố then chốt cho sự sống.
Tiến sĩ Ryan Fortenberry, một nhà hóa học thiên văn tại Đại học Mississippi và là thành viên của nhóm nghiên cứu, giải thích rằng việc phát hiện lưu huỳnh là một thách thức lớn. Nguyên tố này có một liên kết hóa học rất không ổn định, không giữ được một hình dạng nhất quán. Ông ví von: “Nó giống như một loại virus vậy, nó thay đổi hình dạng khi di chuyển”.
Đặc tính này khiến việc thu thập tín hiệu quang phổ ổn định từ lưu huỳnh trở nên vô cùng khó khăn, ngay cả với các kính viễn vọng mạnh mẽ như Kính viễn vọng James Webb.
Tuy nhiên, nghiên cứu mới đã đưa ra một giả thuyết táo bạo nhưng đầy thuyết phục. Các nhà khoa học đã thực hiện mô phỏng trong phòng thí nghiệm về các điều kiện cực lạnh trong không gian và phát hiện ra rằng trong điều kiện đóng băng, các nguyên tử lưu huỳnh có thể kết hợp lại thành hai cấu trúc ổn định trên bề mặt của các hạt bụi băng giữa các vì sao.
Một cấu trúc là vòng octasulfur, một cấu trúc khép kín gồm tám nguyên tử lưu huỳnh, và cấu trúc còn lại là polysulfane, một chuỗi các nguyên tử lưu huỳnh được liên kết bởi các nguyên tử hydro.
Hai cấu trúc này đã lý giải tại sao lưu huỳnh lại khó phát hiện trong các phép đo pha khí thông thường: nó đang tồn tại dưới dạng rắn trong băng. Khám phá này không chỉ giải quyết một bí ẩn kéo dài hàng thập kỷ mà còn mở ra một hướng đi mới đầy tiềm năng cho các nhà thiên văn học.
Giáo sư Ralf Kaiser của Đại học Hawaii tại Manoa, một thành viên khác của nhóm nghiên cứu, chia sẻ về những bước đi tiếp theo. Ông cho biết các nhà thiên văn học giờ đây có thể sử dụng những kính viễn vọng vô tuyến mạnh mẽ để tập trung tìm kiếm vào các khu vực hình thành sao. Tại những môi trường có năng lượng cao này, các phân tử băng dự kiến sẽ trải qua quá trình thăng hoa, chuyển trực tiếp từ trạng thái rắn sang khí, giải phóng lưu huỳnh bị mắc kẹt dưới dạng có thể phát hiện được.
Những phát hiện này không chỉ cải thiện sự hiểu biết của chúng ta về hóa học vũ trụ, mà còn là một mảnh ghép quan trọng để hoàn thiện bức tranh về nguồn gốc của các nguyên tố cần thiết cho sự sống. Công trình nghiên cứu này đã đưa các nhà khoa học đến gần hơn với việc giải mã công thức hình thành vũ trụ và sự sống trên các hành tinh, khẳng định rằng đôi khi, những thứ tưởng chừng như đã “mất tích” chỉ đơn giản là đang chờ đợi để được khám phá.
