fbpx

Tìm sự sống ngoài hành tinh như thế nào?

Với rất nhiều hành tinh ngoài kia, các nhà khoa học đang làm việc chăm chỉ để tìm sự sống ngoài hành tinh hay thế giới mới, mà họ cho là có thể sinh sống được nhất. Cùng tinhvan.net tìm hiểu nhé.

Chỉ 30 năm trước, các nhà thiên văn học không thể nói chắc chắn rằng các ngôi sao khác có đồng hành với các hành tinh. Nhưng nhờ vào cuộc cách mạng ngoại hành tinh, giờ đây chúng ta biết số lượng hành tinh bên ngoài hệ mặt trời của chúng ta nhiều hơn 535 lần so với số hành tinh có trong đó. Và tổng số hành tinh trong thiên hà của chúng ta phải lên đến hàng trăm tỷ.

Tìm kiếm sự sống ngoài hành tinh

Nhưng bất chấp những tiến bộ nhanh chóng trong nghiên cứu ngoại hành tinh, lĩnh vực này vẫn còn sơ khai. Các nhà thiên văn học đã có được những hiểu biết thô sơ về quần thể hành tinh của thiên hà qua kính thiên văn, nhưng chúng ta chỉ có những phần nhỏ mờ nhạt nhất về thực tế của hầu hết các thế giới này. Và chúng ta có kiến thức hạn chế một cách đáng thương về những điều kiện cần thiết để thúc đẩy nguồn gốc và sự tiến hóa của sự sống.

Bị cản trở bởi chỉ một ví dụ đã biết về một thế giới có người sinh sống, chúng tôi không biết đặc điểm nào của Trái đất là yêu cầu chung cho sự sống hay liệu các môi trường hành tinh khác nhau có thể duy trì sinh học và nuôi dưỡng nó ở mức độ phức tạp cao hay không.

Tìm sự sống ngoài hành tinh: Một hành tinh, nhiều môi trường

Bản thân Trái đất cho thấy vi sinh vật có thể thích nghi với nhiều loại môi trường khác nhau, từ suối nước nóng có tính axit đến các thung lũng khô hạn ở Nam Cực. Điều kiện bề mặt và bầu khí quyển của hành tinh chúng ta đã trải qua những biến đổi lớn kể từ khi sự sống bắt nguồn cách đây ít nhất 3,5 tỷ năm, nhưng sự sống vẫn luôn cố gắng tồn tại.

Tìm kiếm sự sống ngoài hành tinh

Quá khứ luôn thay đổi của Trái đất nhắc nhở các nhà thiên văn học rằng chúng ta thấy các hành tinh ngoài hành tinh ở các giai đoạn tiến hóa khác nhau. Ví dụ, 2,5 tỷ năm trước, Trái đất chỉ có các vi sinh vật đơn bào sống trong đại dương, và oxy chỉ là một dạng khí nhỏ trong khí quyển. Trong một số giai đoạn Kỷ Băng Hà, băng bao phủ bề mặt đến tận xích đạo. Kể từ sự xuất hiện của các loài động thực vật phức tạp, năm vụ tuyệt chủng hàng loạt đã gần như loại bỏ sự sống. Nhưng Trái đất cũng đã trải qua giai đoạn tồn tại, khi các vùng cực có điều kiện cận nhiệt đới và tổng sinh khối của hành tinh có thể đã vượt quá mức được thấy ngày nay.

Tìm sự sống ngoài hành tinh : Các ngôi sao trung tâm

Khi xem xét những loại hành tinh nào có thể có sự sống trong việc tìm sự sống ngoài hành tinh, trước tiên các nhà khoa học xem xét các ngôi sao chủ của chúng. Các ngôi sao khối lượng lớn sống nhanh và chết trẻ, rực cháy với năng lượng cực lớn nhưng sẽ cháy hết chỉ trong vài triệu đến vài trăm triệu năm. Khoảng thời gian đó có lẽ không đủ lâu để sự sống thực sự diễn ra trên bất kỳ hành tinh quay quanh nó.

Các ngôi sao chỉ bằng một phần vài khối lượng Mặt trời hoặc thấp hơn tạo ra ít năng lượng bức xạ hơn và do đó có các vùng sinh sống nhỏ hơn, được định nghĩa là vùng xung quanh một ngôi sao nơi một hành tinh có thể duy trì nhiệt độ có lợi cho việc lưu trữ nước lỏng trên bề mặt của nó. Nhưng tuổi thọ dài hơn của những ngôi sao này mang lại cho hành tinh của chúng hàng tỷ năm để bất kỳ sự sống nguyên thủy nào phát triển thành các dạng phức tạp. Ví dụ, Mặt trời đã cho sự sống trên cạn có nhiều thời gian, và sự sống cần thời gian đó để thể hiện hết tiềm năng của nó. Sự sống đa bào không xuất hiện cho đến khi Trái đất tồn tại khoảng 3,5 tỷ năm. Và các loài động thực vật tiên tiến đã không phát sinh cho đến khi Trái đất được 4 tỷ năm tuổi, sau khi oxy tích tụ trong khí quyển. Yếu tố phản ứng cao này cung cấp năng lượng cần thiết cho quá trình trao đổi chất năng động hơn.

Tìm kiếm sự sống ngoài hành tinh

Một dấu hỏi chính xoay quanh các ngôi sao có khối lượng thấp nhất, sao lùn đỏ. Chúng bao gồm 3/4 các ngôi sao trong thiên hà của chúng ta và tồn tại hàng nghìn tỷ năm. Nhưng sản lượng năng lượng nhỏ của chúng chỉ đảm bảo cho các khu vực nhỏ có thể sinh sống được (nằm rất gần với nó). Khoảng cách gần này khiến các hành tinh hứng chịu sự bắn phá từ các luồng ánh sáng và bức xạ mạnh, có thể làm xói mòn bầu khí quyển của chúng. Nhưng các sao lùn đỏ ổn định lại theo thời gian, có khả năng cho các hành tinh thời gian để tái tạo một lớp vỏ khí. Hầu hết các hành tinh trong vùng có thể ở của những ngôi sao này đều được khóa gọn gàng, với một mặt luôn hướng về phía ngôi sao và mặt còn lại trong đêm vĩnh viễn. Nhưng bầu khí quyển dày đặc khí nhà kính và những cơn gió dữ dội có thể làm dịu đi sự chênh lệch nhiệt độ ở bán cầu.

Ngay cả khái niệm về khu vực có thể sinh sống cũng quá đơn giản. Theo quan niệm truyền thống, khu vực có thể sinh sống của Mặt trời hiện bao gồm Trái đất và kéo dài đến gần bằng khoảng cách của sao Hỏa. Và trên thực tế, các sứ mệnh của NASA đã trả lại bằng chứng choáng ngợp rằng sao Hỏa từng có sông, hồ và đại dương nước lỏng.

Việc một hành tinh có nước lỏng trên bề mặt hay không là một kết hợp của cả nhiệt độ bề mặt và áp suất khí quyển. Ví dụ, nước sôi trên sao Hỏa ngày nay bất chấp nhiệt độ lạnh vì áp suất khí quyển rất thấp. Sao Hỏa ban đầu có bầu khí quyển dày hơn, cho phép nó có nước lỏng trên bề mặt. Nhưng Hành tinh Đỏ đã mất phần lớn bầu khí quyển từ lâu, một phần vì nó là hành tinh có khối lượng thấp. Nếu sao Hỏa có khối lượng lớn hơn, nó có thể giữ được bầu khí quyển của mình trong một khoảng thời gian dài hơn nữa, có lẽ là cho đến nay.

Tìm sự sống ngoài hành tinh: Vấn đề kích thước

Vì vậy, hãy tưởng tượng nếu sao Hỏa có khối lượng gấp 5 lần khối lượng thực của nó và một bầu khí quyển nhà kính dày có thể giữ năng lượng mặt trời một cách hiệu quả. Trong hoàn cảnh đó, sao Hỏa tưởng tượng của chúng ta có thể có các chất lỏng(nước) trên bề mặt của nó cho đến tận ngày nay.

Điều đó đặt ra những câu hỏi thú vị về việc liệu các hành tinh có kích thước và khối lượng nhất định có phù hợp nhất cho sự sống hay không. René Heller của Viện Max Planck về Nghiên cứu Hệ Mặt trời đã lập luận rằng Trái đất không nhất thiết phải là loại hành tinh dễ sinh sống nhất. Rốt cuộc, những vùng rộng lớn trên bề mặt Trái đất gần như không có sự sống, chẳng hạn như sa mạc, các cực và các vùng đại dương nghèo dinh dưỡng.

Tìm kiếm sự sống ngoài hành tinh

Heller nói: “Mọi người đều phát cuồng vì‘ hành tinh giống Trái đất nhất ’. “Nhưng từ một quan điểm tổng quát hơn, phản ánh hơn về câu hỏi về sự sống trong vũ trụ, tôi không thấy có lý do gì khiến Trái đất phải là nơi tối ưu để sự sống hình thành và phát triển. Thậm chí có thể tồn tại những hành tinh có môi trường lành tính hơn để sự sống phát triển và đa dạng hóa ”.

Heller cho rằng những hành tinh có khối lượng lớn hơn Trái đất một chút và có khối lượng bằng khoảng ba lần Trái đất có thể là “siêu sống”, nơi toàn bộ bề mặt có thể hỗ trợ sự sống. So với Trái đất, những thế giới này sẽ có trọng lực bề mặt mạnh hơn, tổng diện tích bề mặt nhiều hơn, khí quyển dày hơn, thời tiết tốt nhiều hơn, từ trường và núi lửa tồn tại lâu hơn. Những hành tinh như vậy cũng có thể có các vùng cực ôn đới. Và kho nhiệt lượng khổng lồ bên trong của chúng có thể duy trì quá trình kiến ​​tạo mảng trong một thời gian rất dài. (Trên Trái đất, kiến ​​tạo mảng đóng vai trò quan trọng trong việc luân chuyển carbon trong và ngoài khí quyển, điều chỉnh nhiệt độ bề mặt trong hàng tỷ năm.)

Môi trường màu mỡ rộng rãi trên các siêu Trái đất có thể sống được có thể đẩy nhanh quá trình tiến hóa của sự sống phức tạp, có lẽ khiến những hành tinh này trở thành nơi trú ngụ hứa hẹn nhất cho các nền văn minh công nghệ. Heller cũng cho rằng các ngôi sao K – sao lùn màu cam có khối lượng nhỏ hơn và mát hơn một chút so với Mặt trời loại G của chúng ta – mang lại triển vọng tốt nhất để nuôi dưỡng các hành tinh mang sự sống vì tuổi thọ dài và năng lượng đầu ra ổn định.

Nhưng không phải tất cả các nhà địa chất đều đồng ý rằng siêu Trái đất có thể có kiến tạo mảng và thậm chí không rõ liệu kiến tạo mảng có cần thiết cho sự sống phức tạp hay không. Và như Lisa Kaltenegger của Đại học Cornell đã chỉ ra, “Bất cứ điều gì chúng ta nói về việc các hành tinh khác tốt hơn hay xấu hơn để có thể sinh sống đều rất khó vì chúng ta chưa biết sự sống bắt đầu như thế nào trên Trái đất. Giả sử chúng ta có hành tinh hoàn hảo cho cuộc sống hiện đại nhưng các điều kiện để bắt đầu cuộc sống đã không bao giờ được đáp ứng.”.

Cả siêu Trái đất và sao K đều tồn tại với số lượng khổng lồ trong thiên hà của chúng ta. Và, như Heller lưu ý, các thế giới siêu sống có thể dễ dàng phát hiện và nghiên cứu hơn nhiều với các thiết bị đo đạc hiện tại so với các hành tinh giống Trái đất. Ví dụ, các nhà thiên văn có thể phát hiện các dấu hiệu quang phổ từ thảm thực vật phong phú.

Nhiều yếu tố khác

Các nhà khoa học đã thúc đẩy các yếu tố khác có thể nâng cao khả năng hỗ trợ sự sống của hành tinh và cố gắng tìm sự sống ngoài hành tinh. Các quỹ đạo gần tròn có thể đóng một vai trò quan trọng trong việc ổn định nhiệt độ bề mặt. Việc có một vệ tinh lớn, chẳng hạn như Mặt trăng của Trái đất, có thể là điểm neo trọng lực cần thiết để ngăn chặn độ nghiêng trục của hành tinh khỏi bị chao đảo trong hàng triệu năm và gây ra những thay đổi khí hậu khắc nghiệt. Vụ va chạm hình thành Mặt trăng của chúng ta đã thổi bay phần lớn lớp vỏ nguyên thủy của Trái đất vào không gian, nơi nó tích tụ vào Mặt trăng chứ không phải tạo thành một “nắp ứ đọng” dày có thể đã làm mất đi các mảng kiến ​​tạo. Và sự sống phức tạp có lẽ đòi hỏi một hệ hành tinh có cấu hình không tạo ra các tác động khổng lồ thường xuyên.

Nếu sự sống cần nước thì việc mức độ chứa dung môi quý giá này của hành tinh có thể là yếu tố quyết định đối với loại sinh học nào nó có thể hỗ trợ. Một hành tinh ưu đãi với quá nhiều nước có thể làm toàn bộ bề mặt của nó được chìm trong các đại dương hàng chục hoặc hàng trăm dặm sâu. Sự sống có thể nảy nở trên một thế giới nước, nhưng thật khó để tưởng tượng một nền văn minh công nghệ có thể hình thành như thế nào. Nếu một hành tinh quá khô, nó có thể chỉ có thể duy trì các khu vực sự sống biệt lập mà tương tự như vậy không bao giờ có thể phát triển thành độ phức tạp cao. Nói cách khác, có thể Trái đất là một thiên đường hiếm hoi, nơi các sao chổi và tiểu hành tinh cung cấp lượng nước vừa phải, trong khi chỉ để lại lượng đất phù hợp.

Theo nhà địa vật lý Stephanie Olson của Đại học Chicago, sự lưu thông của đại dương cũng có tầm quan trọng tối cao trong việc tìm sự sống ngoài hành tinh. Trên Trái đất, các dòng nước dâng đóng một vai trò quan trọng trong việc vận chuyển chất dinh dưỡng từ độ sâu đại dương lớn lên bề mặt. Ở đó, các dạng sống quang hợp sử dụng năng lượng bức xạ của Mặt trời để chuyển các chất dinh dưỡng thành khí. Olson cho biết: “Nếu bạn nhìn vào sự sống trong các đại dương của chúng ta, nó tập trung rất nhiều ở những khu vực có nước dâng cao.

Nghiên cứu của bà chỉ ra rằng, áp suất khí quyển cao, độ nghiêng trục cao và các đại dương mặn làm tăng cường sinh vật sống trên cao, do đó làm tăng sự phong phú của sự sống quang hợp. Sự sống như vậy sẽ bơm một lượng lớn ôxy, mêtan và có lẽ là các khí khác vào bầu khí quyển, tạo ra các cấu trúc sinh học mà các nhà thiên văn học có thể dễ dàng phát hiện hơn từ cách xa nhiều năm ánh sáng.

Các hình thức sống mà chúng ta không thể biết được

Phần lớn cuộc thảo luận việc tìm sự sống ngoài hành tinh này đã giả định rằng cuộc sống ở khắp mọi nơi đều có những đặc điểm nhất định là cuộc sống trên cạn. Nhưng nếu các hình thức sống thay thế có thể thực hiện được, chẳng hạn như sự sống không phụ thuộc vào carbon, nước lỏng hoặc tế bào, thì tất cả những suy đoán đều vô nghĩa. Những môi trường hiện được coi là không phù hợp với “sự sống như chúng ta đã biết” có thể đang phát triển mạnh mẽ với những sinh vật trông hoàn toàn kỳ lạ đối với chúng ta, cũng như chúng ta có thể là lập dị với chúng.

Cuối cùng, chúng ta không biết ai hoặc cái gì ngoài kia, hoặc loại thế giới nào mang lại triển vọng tốt nhất cho nguồn gốc và sự tiến hóa của sự sống. Không ai có thể đoán trước được sẽ mất bao lâu để tìm thấy sự sống ngoài Trái đất bởi vì chúng tôi không biết nó sẽ khó khăn như thế nào. Giả thuyết về môi trường ngoài hành tinh, hành tinh và các dạng sống có thể có hữu ích vì nó cung cấp cho các nhà thiên văn manh mối về những gì cần tìm. Nhưng về cơ bản, sinh học chiêm tinh là một khoa học thực nghiệm, và chúng ta sẽ chỉ giải quyết những câu hỏi lớn về sự sống trong vũ trụ bằng cách quan sát và khám phá.

Xem Thêm

Các loại kính thiên văn – Ưu nhược điểm và một số tip khi sử dụng chúng

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *