Trong nhiều thập kỷ, hành trình tìm kiếm sự sống ngoài Trái Đất chủ yếu dựa vào một ý tưởng quen thuộc: tìm “dấu vết sinh học” – những tín hiệu hóa học hoặc vật lý cho thấy có sinh vật tồn tại trên một hành tinh nào đó.
Tuy nhiên, một nghiên cứu mới vừa đưa ra hướng tiếp cận hoàn toàn khác, táo bạo hơn và cũng đầy tham vọng hơn: thay vì tìm kiếm sự sống trên từng hành tinh riêng lẻ, các nhà khoa học muốn quan sát những mô hình lớn trải rộng trên cả quần thể hành tinh trong vũ trụ.
Nói cách khác, dấu hiệu rõ ràng nhất của sự sống có thể không nằm ở một thế giới đơn độc, mà ẩn trong cách nhiều hành tinh tương tác, thay đổi và phân bố với nhau trên quy mô thiên hà.
Nghiên cứu này được thực hiện bởi nhóm các nhà khoa học do Phó Giáo sư Harrison B. Smith thuộc Viện Khoa học Sự sống Trái Đất (ELSI) của Viện Khoa học Tokyo và Phó Giáo sư Lana Sinapayen thuộc Viện Sinh học Cơ bản Quốc gia Nhật Bản dẫn dắt.
Công trình mở ra một cách tiếp cận mới cho ngành sinh học vũ trụ – lĩnh vực nghiên cứu khả năng tồn tại của sự sống ngoài Trái Đất.
Tìm sự sống bằng “dấu vết tập thể” của các hành tinh
Từ trước tới nay, giới thiên văn thường tìm kiếm những loại khí đặc biệt trong khí quyển hành tinh, chẳng hạn oxy, methane hoặc ozone. Trên Trái Đất, các loại khí này liên quan mật thiết tới hoạt động sinh học, vì vậy chúng được xem như “biosignature” – dấu hiệu của sự sống.
Tuy nhiên, vấn đề nằm ở chỗ nhiều loại khí như vậy cũng có thể hình thành hoàn toàn tự nhiên mà không cần sinh vật sống.
Núi lửa, phản ứng địa chất hoặc bức xạ sao có thể tạo ra các tín hiệu tương tự, dẫn đến hiện tượng “dương tính giả” – tưởng có sự sống nhưng thực tế không phải.
Ngay cả “technosignature”, tức các dấu hiệu công nghệ như sóng vô tuyến hay cấu trúc nhân tạo, cũng không thực sự chắc chắn.
Chúng phụ thuộc quá nhiều vào giả định rằng nền văn minh ngoài hành tinh sẽ tiến hóa và hành xử giống loài người.
Điều này khiến giới khoa học phải đối mặt với câu hỏi khó: liệu có cách nào phát hiện sự sống mà không cần biết chính xác sự sống đó trông như thế nào hay hoạt động ra sao?
Để giải quyết bài toán này, nhóm nghiên cứu đã đưa ra khái niệm “agnostic biosignature” – tạm hiểu là “dấu hiệu sinh học phi định kiến”.
Phương pháp này không phụ thuộc vào việc biết trước hóa học hay cấu trúc cụ thể của sự sống.
Thay vào đó, các nhà khoa học dựa trên hai giả thuyết rất tổng quát.
Thứ nhất, sự sống có khả năng lan truyền giữa các hành tinh, tương tự giả thuyết “panspermia” – cho rằng vi sinh vật có thể di chuyển qua không gian nhờ thiên thạch hoặc bụi vũ trụ.
Thứ hai, sự sống có xu hướng thay đổi môi trường hành tinh nơi nó tồn tại theo thời gian.
Nhóm nghiên cứu đã sử dụng mô hình mô phỏng dựa trên “tác nhân” để tái hiện cách sự sống lan rộng trong các hệ sao và cách nó tác động lên đặc điểm của các hành tinh.
Kết quả cho thấy nếu sự sống thực sự có thể phát tán và biến đổi môi trường, nó sẽ tạo ra những mối liên hệ thống kê có thể đo lường được giữa vị trí của hành tinh và đặc tính của chúng.
Điều đáng chú ý là các mô hình này vẫn xuất hiện ngay cả khi không có bất kỳ dấu hiệu sinh học rõ ràng nào trên từng hành tinh riêng lẻ.
Cách tiếp cận giống “điều tra dân số” của vũ trụ
Thay vì hỏi “hành tinh này có sự sống hay không?”, phương pháp mới đặt câu hỏi rộng hơn: “liệu cả nhóm hành tinh này có đang thể hiện những dấu hiệu bất thường cho thấy ảnh hưởng của sự sống hay không?”.
Đây giống như việc các nhà khoa học tiến hành một cuộc “điều tra dân số” quy mô thiên hà.
Bằng cách phân loại các hành tinh theo đặc điểm quan sát được và vị trí của chúng trong không gian, nhóm nghiên cứu xác định được những “cụm hành tinh” có xác suất cao từng bị tác động bởi sự sống.
Điểm mạnh của phương pháp này là ưu tiên độ tin cậy hơn tính đầy đủ. Thay vì cố gắng phát hiện mọi hành tinh có sự sống, nó tập trung giảm thiểu nguy cơ nhầm lẫn.
Điều đó đặc biệt quan trọng trong bối cảnh thời gian quan sát của các kính thiên văn hiện đại vô cùng hạn chế. Các nhà khoa học cần biết nên tập trung nguồn lực vào đâu để có cơ hội thành công cao nhất.
Harrison B. Smith cho biết: “Bằng cách tập trung vào cách sự sống lan truyền và tương tác với môi trường, chúng ta có thể tìm kiếm nó mà không cần một định nghĩa hoàn hảo hay một tín hiệu duy nhất mang tính quyết định”.
Trong khi đó, Lana Sinapayen nhấn mạnh rằng ngay cả khi sự sống ngoài Trái Đất hoàn toàn khác với sinh vật trên hành tinh của chúng ta, các tác động quy mô lớn của nó, chẳng hạn khả năng lan rộng hoặc biến đổi môi trường hành tinh, vẫn có thể để lại dấu vết trong vũ trụ.
Kính thiên văn tương lai có thể thay đổi hoàn toàn cuộc săn tìm sự sống
Phát hiện mới cho thấy những cuộc khảo sát quy mô lớn trong tương lai, quan sát hàng nghìn hoặc hàng triệu ngoại hành tinh, có thể áp dụng các kỹ thuật thống kê để phát hiện sự sống trên quy mô toàn quần thể hành tinh.
Điều này đặc biệt hữu ích trong trường hợp các dấu hiệu sinh học truyền thống quá yếu, khó xác định hoặc dễ gây nhầm lẫn.
Tuy nhiên, nhóm nghiên cứu cũng thừa nhận vẫn còn nhiều thách thức lớn phía trước. Để nhận ra đâu là tác động của sinh học, giới khoa học trước hết cần hiểu rõ sự đa dạng tự nhiên của các hành tinh “không có sự sống”.
Nói cách khác, muốn biết điều gì bất thường, con người phải hiểu thật rõ trạng thái bình thường của vũ trụ.
Hiện tại, toàn bộ kết quả mới chỉ dựa trên mô phỏng máy tính. Trong tương lai, các nghiên cứu sẽ cần tích hợp dữ liệu chi tiết hơn về hành tinh, khí quyển và động lực học thiên hà để kiểm chứng giả thuyết này.
Dẫu vậy, công trình vẫn mở ra một viễn cảnh đầy hấp dẫn: con người có thể phát hiện sự sống ngoài hành tinh mà không cần biết chính xác nó được tạo nên từ hóa học gì hay tiến hóa theo cách nào.
Chỉ cần sự sống đủ mạnh để tạo ra những “dấu vết tập thể” trên quy mô vũ trụ, các nhà khoa học tin rằng một ngày nào đó chúng ta sẽ nhìn thấy chúng.
(Theo SciTechDaily, LiveScience)
