Khi nhân loại giăng một mạng lưới ngày càng rộng khắp vũ trụ, thu thập bằng chứng của hàng triệu thế giới, một câu hỏi cổ xưa ám ảnh chúng ta: Có ai ở ngoài đó không?
Tin tốt là: Chúng ta đang biết nhiều hơn bất kỳ thế hệ nào trước đây. Thiên hà của chúng ta có rất nhiều ngoại hành tinh – những hành tinh quay xung quanh các ngôi sao khác. Một tỷ lệ phần trăm lành mạnh trong số đó là những thế giới nhỏ, đầy đá, có kích thước tương tự và có thành phần tương tự như hành tinh quê nhà của chúng ta.
Các thành phần trong công thức tạo nên sự sống trên trái đất – nước, các yếu tố liên quan đến sự sống, các nguồn năng lượng sẵn có – dường như có mặt ở hầu hết mọi nơi mà chúng ta đã xem xét.
Bây giờ là tin xấu. Chúng ta vẫn chưa tìm thấy một “Trái Đất” nào khác có sự sống, dù có thông minh hay không. Việc quan sát các dấu hiệu về sự sống của vi sinh vật có thể có trong bầu khí quyển của ngoại hành tinh hiện nằm ngoài tầm với. Không có bằng chứng thuyết phục nào về công nghệ tiên tiến – các tín hiệu nhân tạo bằng sóng vô tuyến hoặc các phương tiện khác, hoặc dấu hiệu nhận biết về các dự án kỹ thuật khổng lồ ngoài Trái đất – vẫn chưa vượt qua được dãy kính viễn vọng đáng gờm của chúng ta trong không gian hoặc trên mặt đất.
Và việc tìm thấy cuộc sống không thông minh có nhiều khả năng xảy ra hơn; Trái đất tồn tại trong phần lớn lịch sử của nó, 4,25 tỷ năm, không hề có một chút sự sống công nghệ nào, và nền văn minh nhân loại là một sự phát triển rất muộn màng.
Có sự sống ngoài Trái Đất? Đến nay, sự im lặng đến đáng sợ.
Shawn Domagal-Goldman, nhà thiên văn nghiên cứu tại Trung tâm bay không gian Goddard của NASA ở Greenbelt, Maryland, cho biết: “Tôi hy vọng nó ở đó. “Tôi muốn nó ở đó. Tôi sẽ lên kế hoạch tổ chức một bữa tiệc nếu chúng ta tìm thấy nó.”
Domagal-Goldman đồng lãnh đạo một nhóm thợ săn ngoại hành tinh, những người trong những năm và thập kỷ tới đang lên kế hoạch thực hiện điều đó. Làm việc với các nhà khoa học trên khắp NASA, cũng như các đối tác học thuật và quốc tế, nhóm của ông và những người khác đang giúp thiết kế và chế tạo thế hệ thiết bị tiếp theo để sàng lọc ánh sáng từ các thế giới khác và các mặt trời khác. Mục tiêu: bằng chứng rõ ràng về một thế giới đang sống và đang thở khác.
Mặc dù cơ hội tìm thấy sự sống ở nơi khác vẫn chưa được biết đến nhưng có thể nói rằng tỷ lệ này đang được cải thiện. Một danh sách nổi tiếng gồm các dữ liệu cần thiết để xác định mức độ phong phú của các thế giới có sự sống, mặc dù mang tính phỏng đoán cao, được gọi là “phương trình Drake”.
Được đưa ra vào năm 1961 bởi nhà thiên văn học Frank Drake, danh sách này hầu như vẫn còn trống. Nó bắt đầu với tốc độ hình thành sao trong thiên hà và tỷ lệ các ngôi sao có hành tinh, dẫn từng bước qua phần hành tinh hỗ trợ sự sống và – theo suy đoán nhất – đến sự tồn tại và độ bền của các nền văn minh công nghệ có thể phát hiện được.
Khi Drake giới thiệu lộ trình về sự sống ngoài Trái đất này, tất cả các điều khoản – những biển chỉ dẫn trên đường đi – đều trống.
Nhà nghiên cứu Ravi Kopparapu từ Goddard, cũng là đồng lãnh đạo nhóm của Domagal-Goldman, cho biết một số vật phẩm đầu tiên hiện đã được biết đến, bao gồm cả sự hiện diện tiềm năng của các thế giới có thể sinh sống được. Ông nghiên cứu khả năng sinh sống và tiềm năng sự sống trên các ngoại hành tinh.
Ông nói: “Nếu chúng ta phát triển và phóng một kính viễn vọng không gian đủ mạnh, “chúng ta có thể biết được liệu chúng ta có sự sống tiến bộ hay sự sống sinh học hay không”.
Tìm kiếm một hành tinh ‘vừa phải’
Danh sách của Drake có thể là một khởi đầu tốt cho cuộc trò chuyện và là một cách hữu ích để định hình những câu hỏi phức tạp xung quanh khả năng tồn tại sự sống khác. Nhưng ngày nay, các nhà khoa học không dành nhiều thời gian để thảo luận về nó, Domagal-Goldman cho biết.
Thay vào đó, họ sử dụng thước đo hẹp hơn: vùng có thể sinh sống được.
Mỗi ngôi sao như là một đống lửa, nếu ở quá gần thì sẽ quá nóng và cháy, nếu ở quá xa thì sẽ rất lạnh. Một nơi vừa đủ sẽ cho cảm giác thoải mái.
Trong cả hai trường hợp, “vừa đủ” có nhiều khả năng nằm ở đâu đó ở giữa.
Đối với một hành tinh, vùng có thể sinh sống là khoảng cách từ một ngôi sao cho phép nước lỏng tồn tại trên bề mặt của nó – miễn là hành tinh đó có bầu khí quyển phù hợp.
Trong hệ mặt trời của chúng ta, Trái đất nằm thoải mái bên trong vùng có thể sinh sống của Mặt trời. Hành tinh nóng bỏng Sao Kim nằm trong rìa bên trong, trong khi Sao Hỏa lạnh giá nằm gần ranh giới bên ngoài.
Xác định khoảng cách của một ngoại hành tinh so với chính ngôi sao, cũng như kích thước và năng lượng đầu ra của ngôi sao, và bạn có thể ước tính liệu hành tinh đó có nằm trong vùng có thể sinh sống hay không.
Đối với những ngôi sao lớn hơn, nóng hơn, vùng đó ở xa hơn; đối với các ngôi sao nhỏ hơn, lạnh hơn, nó có thể thực sự rất gần. Việc tìm thấy những hành tinh “vừa vặn” này trong vùng có thể ở được là một trong những chìa khóa để tìm ra dấu hiệu của sự sống.
“Nếu chúng phù hợp với các thông số này, chúng có khả năng hỗ trợ một môi trường ôn đới”, Natasha Batalha, một nhà khoa học nghiên cứu tại Trung tâm nghiên cứu Ames của NASA cho biết. “Do đó, việc nghiên cứu bầu khí quyển của chúng sẽ vô cùng thú vị”.
Trên thực tế, chuyên môn của Batalha là tìm cách đọc bầu khí quyển của các ngoại hành tinh – và xây dựng các mô hình máy tính để hiểu rõ hơn về chúng.
“Đó là bước tiếp theo, ranh giới tiếp theo,” bà nói.
Khái niệm vùng có thể ở được vẫn chưa chắc chắn. Các hành tinh nhỏ, nhiều đá như hành tinh của chúng ta quay quanh các ngôi sao khác thì quá xa để xác định xem chúng có bầu khí quyển hay không, ít nhất là khi sử dụng công nghệ hiện tại.
Đó là lúc các nhóm như nhóm do Kopparapu và Domagal-Goldman đồng lãnh đạo vào cuộc. Các kính viễn vọng không gian và các thiết bị hiện có trên bản vẽ của họ được cho là đủ mạnh để nhìn vào bầu khí quyển này và xác định các phân tử hiện diện. Điều đó sẽ cho chúng ta biết loại khí nào chiếm ưu thế.
Chúng ta có thể tìm thấy một thế giới nhỏ, nhiều đá, nhiều nước xung quanh một ngôi sao giống như Mặt trời với bầu khí quyển gồm nitơ, oxy và carbon dioxide: giống như nhìn vào gương vậy.
Domagal-Goldman cho biết: “Để tìm kiếm sự sống ở bất cứ đâu, chúng tôi áp dụng phương pháp ‘theo dòng nước’ này. “Bất cứ nơi nào bạn tìm thấy nước trên Trái đất, bạn sẽ tìm thấy sự sống. Cho dù đó là sự sống trên sao Hỏa, thế giới đại dương hay các hành tinh ngoài hệ mặt trời, nước là biển báo đầu tiên mà chúng ta tìm kiếm”.
Hiện tại, vùng có thể sinh sống vẫn là một dạng cắt đầu tiên trong quá trình tìm kiếm các thế giới có sự sống.
Rhonda Morgan thuộc Phòng thí nghiệm Động cơ Phản lực của NASA ở Nam California cho biết: “Vùng có thể sinh sống là một công cụ rất hữu ích cho việc thiết kế nhiệm vụ”.
Cô nghiên cứu cách sử dụng dữ liệu thu thập được cho đến nay trên các ngoại hành tinh để tinh chỉnh các thiết kế cho kính viễn vọng không gian trong tương lai.
Trong một phần tư thế kỷ qua, hàng nghìn ngoại hành tinh đã được xác nhận trong thiên hà Milky Way, nơi có khả năng chứa hàng nghìn tỷ hành tinh. Hàng nghìn ngoại hành tinh khác sẽ được phát hiện trong những năm tới. Các công cụ như vùng có thể sinh sống sẽ giúp những người săn tìm hành tinh phân loại qua các thứ hạng ngày càng tăng này để chọn ra những ứng cử viên có khả năng hỗ trợ sự sống cao nhất.
“Chúng tôi hiện đang ở vị trí có thể đề xuất một sứ mệnh tiềm năng trong tương lai có khả năng chụp ảnh trực tiếp một hành tinh giống Trái Đất xung quanh một ngôi sao giống Mặt Trời gần đó”, bà nói. “Đây là lần đầu tiên trong lịch sử công nghệ này tiến gần đến mức này, có lẽ chưa đầy 10 năm kể từ khi ra mắt”.
Tuy nhiên, chúng ta có thể cần thứ gì đó vượt ra ngoài khái niệm vùng có thể ở được đối với những trường hợp cực đoan hơn. Ví dụ, nó sẽ không giúp ích nhiều với sự sống “kỳ lạ” – sự sống mà chúng ta không biết. Những sinh vật sống trên các thế giới khác có thể sử dụng các hợp chất hóa học và phân tử rất khác biệt, hoặc thậm chí là dung môi khác ngoài nước.
“Đây là một trong những câu hỏi mà chúng tôi thường nhận được từ công chúng: Nếu có người ngoài hành tinh, làm sao chúng ta có thể nhận ra họ nếu họ thực sự kỳ lạ?” Domagal-Goldman cho biết. “Làm sao chúng ta tìm thấy những gì chúng ta coi là sự sống kỳ lạ? Và làm sao chúng ta đảm bảo không bị lừa bởi những hành tinh kỳ lạ, chết chóc trông có vẻ sống động – ảo ảnh giữa sa mạc?”
Sự sống trên các hành tinh quanh các ngôi sao khác cũng có thể ẩn trong một đại dương ngầm được bao bọc trong băng, vô hình ngay cả với các kính viễn vọng không gian mạnh nhất của chúng ta. Các vệ tinh của Sao Mộc và Sao Thổ được biết là có chứa các đại dương như vậy, một số tiết lộ thông qua cảm biến từ xa ít nhất một vài đặc điểm mà chúng ta mong đợi ở các thế giới có thể ở được.
Một số “mặt trăng ngoài hệ mặt trời” cũng có thể là thế giới có thể ở được, như trong phim “Avatar”. Nhưng ngay cả khi được đề xuất, các thiết bị trong tương lai cũng khó có đủ năng lượng để phát hiện bầu khí quyển của các mặt trăng xung quanh các ngoại hành tinh khổng lồ.
Tuy nhiên, vùng có thể ở được là một khởi đầu tốt, một cách để tập trung vào các dấu hiệu của sự sống mà các sinh vật đồng loại của chúng ta ở đây trên hành tinh Trái đất đã quen thuộc.
Nghe lén vũ trụ
Tất nhiên, một lối tắt để tìm ra các dạng sống giống như chúng ta là chặn lấy các thông tin liên lạc thông thạo công nghệ. Các cuộc tìm kiếm dấu hiệu của sự sống thông minh đã được tiến hành trong nhiều thập kỷ.
Trong những năm gần đây, trong số các nhà khoa học của NASA, những dấu hiệu tiềm năng như vậy đã có một cái tên mới hấp dẫn: technosignatures.
Bằng chứng về một loài công nghệ, giao tiếp ở đâu đó giữa các trường vô tận của các ngôi sao có thể ở dạng truyền thống: tín hiệu bằng sóng vô tuyến hoặc sóng ánh sáng quang học, hoặc từ một số lát phổ điện từ khác.
Nhưng các nhà khoa học hình dung ra nhiều hình dạng khác. Bầu khí quyển của một ngoại hành tinh có thể cho thấy dấu hiệu của khí tổng hợp, chẳng hạn như CFC, tiết lộ một loài công nghiệp như chúng ta.
Hoặc có thể chúng ta sẽ thấy tia sáng của thứ gì đó giống như “quả cầu Dyson”, được nhà vật lý Freeman Dyson phổ biến: một cấu trúc quy mô hoành tráng được xây dựng xung quanh một ngôi sao để thu thập phần lớn năng lượng của nó.
Những khả năng như vậy vẫn chỉ là suy đoán. Hiện tại, chúng ta vẫn chưa có câu trả lời thực sự cho một câu hỏi đáng lo ngại từ một nhà vật lý khác của thế kỷ 20, Enrico Fermi.
Mọi người ở đâu?
Câu hỏi này đã gây ra hơn 70 năm tranh luận, nhưng tóm lại là một quan sát đơn giản. Thiên hà Milky Way của chúng ta có rất nhiều ngôi sao, rất nhiều hành tinh và rất nhiều thời gian để phát triển các dạng sống thông minh – một số trong số chúng có thể đã có hàng tỷ năm để phát triển du hành giữa các vì sao.
Tuy nhiên, cho đến nay, chúng ta vẫn chưa thấy dấu hiệu nào của công nghệ như vậy, cũng như không nghe thấy một tiếng nói chuyện nào. Tại sao vũ trụ lại im lặng đến vậy?
“Nếu sự sống có nhiều thời gian để tiến hóa như vậy, tại sao chúng ta vẫn chưa tìm ra nó?” Batalha hỏi để tóm tắt câu hỏi. “Tại sao sự sống không bò khắp mọi nơi trong thiên hà hay trong vũ trụ? Có thể là sự kết hợp của nhiều thứ. Du hành vũ trụ rất khó khăn đối với chúng ta”.
Bà cho biết sẽ cần một lượng năng lượng khổng lồ chỉ để đưa chúng ta đến ngôi sao gần nhất, Proxima Centauri. “Nó sẽ cực kỳ tốn kém và đòi hỏi rất nhiều tài nguyên”.
Và một khi chúng ta – hoặc một nền văn minh nào đó – đến được một điểm đến xa xôi như vậy, bà cho biết, một vấn đề khác sẽ là duy trì sự tồn tại của những người du hành cho các thế hệ tương lai.
Các chuyên gia đưa ra nhiều lý do tại sao một ai đó, hoặc một thứ gì đó, có thể ở ngoài kia, nhưng lại nằm ngoài tầm phát hiện của chúng ta. Mặt khác, những người cực kỳ thận trọng có thể nhắc nhở chúng ta rằng, mặc dù vũ trụ vô tri dường như không có khả năng, nhưng chúng ta hoàn toàn không có thông tin nào theo cách này hay cách khác.
Tuy nhiên, các nhà khoa học như Kopparapu cho biết họ thích cơ hội tìm thấy một dạng sống nào đó của chúng ta và đang làm việc chăm chỉ trên các kính thiên văn và thiết bị có thể biến sự sáng tỏ trong tương lai, mở đầu cho bữa tiệc đó thành hiện thực.
“Vấn đề không phải là ‘nếu’ mà là câu hỏi ‘khi nào’ chúng ta tìm thấy sự sống trên các hành tinh khác,” ông nói. “Tôi chắc chắn rằng trong cuộc đời của tôi, trong cuộc đời của chúng ta, chúng ta sẽ biết liệu có sự sống trên các thế giới khác hay không”.
NASA
