Trong hoàn cảnh hiện nay, chúng ta sẽ khó có thể đến thăm một ngoại hành tinh (hành tinh ngoài hệ mặt trời) trong tương lai gần, các nhà thiên văn học đang suy xét về tính khả thi của việc phát hiện ra dấu hiệu tồn tại của sự sống đơn giản – dấu hiệu sinh học – từ một khoảng cách nhất định. Rất nhiều nhà khoa học cho rằng bằng chứng thuyết phục nhất chỉ ra khả năng tồn tại của sự sống ngoài trái đất là việc khám phá ra khí oxy và metan tồn tại đồng thời trên hành tinh đó. Đồng thời, khả năng tìm được một dấu hiệu sinh học như vậy sẽ là lớn nhất nếu hành tinh này giống Trái Đất và đang xoay quanh một ngôi sao giống Mặt Trời.
Tuy nhiên, các nhà thiên văn học đang hy vọng tìm kiếm được những dấu hiệu kiểu như thế ở các ngoại hành tinh có thể sẽ phải thất vọng. Nghiên cứu mới đây đã chỉ ra rằng sẽ không có cách nào để xác nhận được dấu hiệu sinh học đó có thật sự là kết quả của hoạt động sống ngoài không gian hay không. Vấn đề là không tài nào phân biệt được đâu là bầu khí quyển của ngoại hành tinh và đâu là khí quyển của vệ tinh quay xung quanh nó.
Tìm kiếm sự sống ngoài không gian
Tìm kiếm sự sống ngoài không gian không phải là một việc dễ dàng. Đầu tiên các nhà thiên văn học phải tìm được một ngôi sao cùng các hành tinh vây quanh. Sau đó còn phải đảm bảo rằng có ít nhất một hành tinh xoay quanh ngôi sao này nằm trong một vùng không gian có thể tồn tại sự sống, tức là một vùng không gian xung quanh ngôi sao có thể có sự hiện hữu của nước. Cuối cùng, họ phải ghi nhận được luồng ánh sáng yếu ớt mà ngoại hành tinh phản chiếu lại ánh sáng xuất phát từ ngôi sao sáng sau khi xuyên qua bầu khí quyển.
Thứ ánh sáng yếu ớt này, thậm chí khi chỉ là một vài hạt photon, khi so với ánh sáng từ ngôi sao mẹ là cũng đủ để đưa ra một vài chỉ số về thành phần hóa học trong bầu khí quyển của hành tinh này. Sự sống như chúng ta đã biết sẽ sản sinh ra hai loại khí vốn không hiện hữu cùng lúc một cách tự nhiên trong một bầu khí quyển – đó là khí oxy từ quá trình quang hợp và khí metan từ vi khuẩn.
Cả khí oxy và metan có thể được sản sinh một cách độc lập bởi những quá trình vô sinh, nên sự tồn tại riêng của chúng không phải là điều đáng quan tâm. Điều mà các nhà khoa học tìm kiếm là sự tồn tại của cả hai khí này trong bầu khí quyển trên cùng một hành tinh. Nếu những khí phản ứng này không được bổ sung liên tục bởi các vật thể sống, chúng sẽ phản ứng với nhau, từ đó tạo ra khí CO2 và nước. Vì lẽ đó, chúng ta sẽ không phát hiện được chúng trong cùng một bầu khí quyển nếu không có quần thể sinh vật sống lớn.
Đặt hy vọng vào thứ sai lầm
Trong một nghiên cứu mới đây, xuất bản trên Các Tiến Trình của Viện Khoa Học Quốc Gia, Hanno Rein thuộc Đại Học Toronto và các đồng nghiệp của ông đã tìm hiểu xem liệu có thứ nào đó có thể bắt chước dấu hiệu sinh học này hay không. Vì biết đâu chúng ta đang làm việc với các tín hiệu tích cực nhưng ẩn chứa sai lầm, chính là các tín hiệu cho thấy dấu hiệu của sự sống nhưng trên thực tế lại không hề có sự sống. Và ông đã tìm thấy một lỗ hổng khá lớn, đó là các vệ tinh của ngoại hành tinh. Rein phát hiện rằng những người quan sát ở trên Trái Đất sẽ không thể biết chắc được rằng các dấu hiệu của khí metan và oxy là khởi nguồn từ cùng một thiên thể, hay đến từ hai thế giới sát nhau nhưng riêng biệt.
Điều này có thể xảy ra bởi vì, như khi Trái Đất có một vệ tinh là Mặt trăng, thì cũng có khả năng các ngoại hành tinh này cũng có vệ tinh của riêng nó. Mặc dù chúng ta chưa tìm được một vệ tinh của ngoại hành tinh nào, nhưng chỉ cần nhìn vào vô số các vệ tinh của các hành tinh trong Hệ Mặt Trời của chúng ta thôi cũng đã đủ để gợi ý cho rằng vệ tinh của các ngoại hành tinh cũng là vô số. Tuy nhiên, thậm chí kể cả khi chúng có vô số thì cơ hội để phát hiện ra các vệ tinh này vẫn là rất nhỏ.
Nếu cả hai thiên thể này có một bầu khí quyển mà trong đó, ngoại hành tinh có khí oxy còn các vệ tinh của chúng thì có khí metan (hoặc ngược lại), thì người quan sát trên Trái Đất sẽ ghi nhận được dấu hiệu sinh học oxy-metan. Đây dường như là bằng chứng của sự sống, nhưng thực tế cả hai loại khí này được sản sinh ra bởi các quá trình vô sinh ở trên hai thiên thể riêng biệt. Vì chúng không phản ứng với nhau, chúng sẽ có thể tích trữ đến các hàm lượng khá cao.
Kỹ thuật không hiệu quả
“Thậm chí nếu bằng cách nào đó chúng ta có thể phát triển được cách thức để phát hiện vệ tinh của ngoại hành tinh, chúng ta vẫn sẽ không thể chỉ ra được sự khác biệt giữa các bầu khí quyển của chúng với lượng ánh sáng rất hạn chế truyền đến cho chúng ta,” Rein nói. Mức độ hạn chế căn bản của ánh sáng này được gọi là sự nhiễu ảnh (photo noise).
Rein đã hạn chế phân tích của ông vào các dấu hiệu của sự sống chỉ từ các hành tinh giống Trái Đất xoay quanh một ngôi sao giống Mặt Trời, chính là sự kết hợp mà các nhà thiên văn học đoán rằng sẽ có cơ hội tồn tại của sự sống lớn nhất. Cơ Quan Hàng Không Mỹ NASA gần đây đã công bố rằng họ đã tìm được một hành tinh có cùng kích cỡ với Trái Đất cách xa chúng ta ít hơn 500 năm ánh sáng, mặc dù ngôi sao mà nó xoay quanh không giống với Mặt Trời.
Trong khi phân tích của họ có vẻ như đã chỉ ra được sự hạn chế và bao gồm một số giả định, nhưng điều đó không quan trọng: chỉ cần sự diễn giải các dấu hiệu của sự sống không có gì sai sót là được.Theo David Cullen thuộc Đại Học Cranfield, “Nghiên cứu này dường như nêu bật ra một vấn đề thực tế cần phải xem xét, cùng với các vấn đề khác, khi lý giải về các dấu hiệu của sự sống.”
Chính Rein cũng ngạc nhiên khi phát hiện được một sự hạn chế như vậy. Tuy nhiên, ông nhìn nhận các kết quả của nghiên cứu của ông một cách tích cực. “Phát hiện được một sự hạn chế như vậy sẽ cho chúng ta biết chúng ta nên tập trung vào cái gì trong tương lai. Thay vì một cuộc tìm kiếm chỉ hạn cuộc vào các hành tinh giống Trái Đất xoay quanh các ngôi sao giống Mặt Trời, chúng ta nên mở rộng tiêu chí tìm kiếm ra hơn nữa,” ông nói.
Điều mà nghiên cứu này đã chỉ ra là các hình thức tìm kiếm sự sống ngoài không gian hiện đang được tiến hành cần phải có sự đột phá. Rein đã chỉ ra rằng cơ hội để loại trừ các dấu hiệu sự sống tích cực nhưng sai lầm sẽ tăng lên khi ngôi sao trở nên mờ hơn hoặc các hành tinh lớn hơn được cân nhắc đến. Có lẽ sự sống ngoài hành tinh không chỉ khác với ở Trái Đất chúng ta, mà còn tồn tại ở một nơi khác với Trái Đất.
Bài viết này được đăng bản gốc trên The Conversation. Đọc bản gốc ở đây.
Theo Đại Kỷ Nguyên