Sự sống bên ngoài trái đất là một chủ đề khoa học thu hút sự quan tâm lớn từ cộng đồng khoa học và công chúng. Với sự tiến bộ của công nghệ và những khám phá mới về các hành tinh và mặt trăng ngoài hệ Mặt Trời, câu hỏi về sự tồn tại của sự sống ngoài Trái Đất đang trở thành một lĩnh vực nghiên cứu sôi nổi.
Các nhà khoa học hiện đang tập trung vào việc tìm kiếm các dấu hiệu của sự sống trên các hành tinh xa xôi, sử dụng các công nghệ tiên tiến như kính viễn vọng không gian và các tàu thăm dò liên hành tinh. Mục tiêu của họ không chỉ là xác định xem có sự sống ngoài hành tinh hay không mà còn hiểu rõ hơn về điều kiện cần thiết để sự sống tồn tại và phát triển.
Có sự sống bên ngoài Trái Đất không?
Các khám phá thiên văn học gần đây cho thấy có hàng tỷ hành tinh giống Trái Đất rải rác khắp Dải Ngân hà, mà Dải Ngân hà chỉ là một trong hàng tỷ thiên hà trong Vũ trụ. “Ước tính tốt nhất của chúng tôi là một trong bốn ngôi sao có một hành tinh có cùng kích thước và nhiệt độ như Trái Đất. Đó là con số rất cao,” nói David Charbonneau, giáo sư thiên văn học tại Đại học Harvard, Mỹ.
Nhiều nhà khoa học hiện nay nghĩ rằng có sự sống trên ít nhất một số, nếu không phải là nhiều, trong những hành tinh và mặt trăng của chúng. Một trong số đó là tiến sĩ Chris McKay, nhà khoa học hành tinh tại Trung tâm Nghiên cứu Ames của NASA, người cho rằng chúng ta có thể giả định rằng sự sống là phổ biến dựa trên “hai sự thật đơn giản.”
Thứ nhất, các nguyên tố hóa học của sự sống, chẳng hạn như nitơ, hydro và oxy, đều phổ biến trong Vũ trụ, cũng như hai hợp chất chính của sự sống trên Trái Đất: nước lỏng và carbon hữu cơ. Thứ hai, chúng ta biết rằng sự sống đã xuất hiện trên Trái Đất rất sớm trong lịch sử của nó – ngay sau khi hành tinh này hình thành – điều này cho thấy rằng một khi các điều kiện thuận lợi, sự sống xuất hiện dễ dàng và nhanh chóng.
“Nếu sự khởi đầu của sự sống là phổ biến, thì sự sống phức tạp cũng sẽ phổ biến,” McKay nói. Điều đó có nghĩa là chúng ta có thể mong đợi tìm thấy nhiều hơn chỉ là các vi khuẩn đơn bào. “Cách tốt nhất để tìm hiểu là đi tìm kiếm.”
Một số nhà khoa học và doanh nhân đã nghĩ đến cách tiếp cận các ngôi sao xa xôi một cách nhanh chóng. Yuri Milner, một doanh nhân công nghệ người Nga, đã đưa ra dự án Breakthrough Starshot, đề xuất rằng các con chip nhỏ có thể được gắn vào các tàu vũ trụ được đẩy đi qua không gian bằng một tia laser mạnh từ Trái Đất. Nếu thành công, điều này sẽ rút ngắn thời gian di chuyển đến hệ sao gần nhất, Alpha Centauri, từ 100.000 năm xuống còn chỉ 20 năm. Các thử nghiệm đầu tiên của các thiết kế ban đầu đã diễn ra vào tháng 5 vừa qua.
Trong lúc đó, hai nhiệm vụ của NASA đang được tiến hành để làm sáng tỏ các bầu khí quyển của các hành tinh quay quanh các ngôi sao khác (hành tinh ngoại), xác định những hành tinh có thể hỗ trợ sự sống. Nhiệm vụ TESS đã bắt đầu thu thập dữ liệu trong năm nay, và Kính viễn vọng Không gian James Webb dự kiến sẽ phóng vào năm 2021. “Chúng ta hầu như không biết gì về các điều kiện thực tế trên những hành tinh đó,” Charbonneau nói. Hai nhiệm vụ này sẽ thay đổi điều đó.
Sự nghiên cứu về các thế giới khác
Một số nhà khoa học hàng đầu đã suy nghĩ về những gì chúng ta có thể mong đợi tìm thấy, và kết luận của họ đã tạo thành cơ sở cho hai bộ phim tài liệu nổi tiếng, “Natural History Of An Alien” và “Alien Planet”, lần đầu tiên phát sóng vào năm 1998 và 2005.
Hai bộ phim này đã truyền cảm hứng cho nhiều người nghĩ về cách mà sự sống có thể giống và khác nhau trên các hành tinh khác. Thật vậy, một số nhà khoa học hiện đang cố gắng đặt ra khoa học không chỉ về cách sự sống như chúng ta biết sẽ khác biệt trong không gian, mà còn về những dạng sống kỳ lạ có thể được tạo ra từ các hóa chất khác nhau sẽ như thế nào.
Những chương trình này đã tách khỏi quan điểm hư cấu thông thường về những người ngoài hành tinh xanh có tri giác, và họ đã áp dụng suy nghĩ nghiêm túc của các nhà sinh học tiến hóa, các chuyên gia cơ học sinh học và các nhà sinh học vũ trụ để thiết kế những thế giới sống hợp lý trong các hạn chế của địa chất ngoài hành tinh và khoa học hành tinh.
Nhiều nhà khoa học nghĩ rằng những sinh vật nghe có vẻ không thể tin được được tạo ra cho những chương trình này hai thập kỷ trước vẫn là một dự đoán tốt nhất mà chúng ta có cho những gì sự sống ngoài hành tinh sẽ trông và hành xử như thế nào. Tuy nhiên, với vô số khám phá kể từ đó, chúng ta cũng đã có những hiểu biết mới vẽ lên một bức tranh còn hoang dại hơn.
“Trên bất kỳ hành tinh nào trong Vũ trụ, các quy luật vật lý và hóa học vẫn sẽ giống như ở đây,” giáo sư Peter Ward, một nhà cổ sinh vật học tại Đại học Washington, Seattle, nói. “Chỉ có một số cách giới hạn để đánh bại vật lý.”
Ông lập luận rằng ngay cả trong không gian vũ trụ, trên một hành tinh giống Trái Đất sẽ có những hạn chế vật lý tương tự dẫn đến sự tiến hóa của sự sống tương tự như chúng ta có trên Trái Đất. Giả thuyết là chỉ có một số cách mà một sinh vật có thể nhìn, nghe, đi, bơi hoặc bay hiệu quả – và rằng sự chọn lọc tự nhiên sẽ chủ yếu loại bỏ các kế hoạch cơ thể không hiệu quả, như nó đã làm trên hành tinh này.
Điều này có nghĩa là chúng ta có thể đưa ra những dự đoán có căn cứ về sự sống đó sẽ trông như thế nào, dựa trên hiểu biết sinh học của chúng ta về tiến hóa, và hiểu biết địa chất và khí hậu của chúng ta về các điều kiện trên các hành tinh khác.
Hầu hết các nhà khoa học được phỏng vấn cho tính năng này cho rằng các dự đoán có căn cứ trong các chương trình TV đã đề cập có thể không quá xa sự thật – nếu có điều gì, những tầm nhìn đó có thể quá đơn giản, khi xét đến khả năng có rất nhiều dạng sống có thể đã tiến hóa trên những hành tinh rất khác biệt.
“Vũ trụ có cách làm chúng ta ngạc nhiên,” Theresa Fisher, một nhà sinh học vũ trụ tại Đại học Bang Arizona, Mỹ, nói. “Tôi nghi ngờ rằng, với một loạt các môi trường mà chúng ta có thể xem xét, nó có thể cảm thấy rất xa lạ.”
Cô nói rằng bất kỳ sự sống nào cũng được mong đợi tuân theo các nguyên tắc rộng rãi của sinh thái học: nó sẽ cần có cách để lấy năng lượng, và sẽ có sự cạnh tranh dẫn đến sự xuất hiện của kẻ săn mồi và con mồi, chẳng hạn. Nhưng ngoài ra, không ai có thể đoán được sự sống sẽ trông như thế nào. “Không có lý do gì mà nó phải đặc biệt giống với những gì chúng ta thấy trên Trái Đất.”
Những điều kỳ lạ được tìm thấy khi nghiên cứu sự sống bên ngoài Trái Đất
Chúng ta không thể thực sự nói rằng sự sống ngoài hành tinh sẽ giống như sự sống trên Trái Đất. Ngay cả trên Trái Đất, sự sống đã tạo ra những dạng sống khác nhau một cách đáng kinh ngạc, đôi khi là duy nhất vào những thời điểm và địa điểm khác nhau.
Khi khủng long tuyệt chủng, những gì xuất hiện sau đó không phải là sự tái hiện của cùng những loài đó. Hệ động thực vật của New Zealand, với những loài chim kiwi và gần như không có động vật có vú trên cạn, rất khác biệt so với hệ động thực vật của Serengeti, với những loài voi và hươu cao cổ, hay Madagascar với những loài vượn cáo.
Để thấy các dạng sống độc đáo trên Trái Đất, không cần nhìn xa hơn loài cá ngựa, theo tiến sĩ Lauren Sallan, một nhà cổ sinh vật học tại Đại học Pennsylvania. Loài động vật này chia sẻ các thành phần cơ bản của các loài cá khác nhưng có hình dạng độc đáo, và để đạt được hình dạng đó đòi hỏi một con đường tiến hóa rất khó xảy ra. “Bạn sẽ thấy những điều kỳ lạ xảy ra một lần – cả hiện tại và trong quá khứ xa xôi,” Sallan nói.
Trên một hành tinh ngoài hành tinh giống Trái Đất, mọi thứ có thể còn kỳ lạ hơn. Có khả năng chúng ta thậm chí không nhận ra chúng là sự sống, vì hiện tại nỗ lực của chúng ta tập trung vào việc tìm kiếm “sự sống như chúng ta biết,” Casey Brinkman, một nhà thiên văn học tại Đại học Hawaii, cho biết: “Có tất cả các khả năng ngoài kia cho những thứ kỳ lạ.”
Sallan đồng ý. Bất kỳ dạng sống nào cũng sẽ cần năng lượng, nhưng cách chúng sẽ tiếp cận vấn đề này rất khó dự đoán, cô nói. “Chúng sẽ đảm nhận những vai trò sinh thái tương tự, nhưng liệu chúng ta có nhận ra chúng mà không cần nghiên cứu nhiều hay không – tôi nghi ngờ điều đó.”
Vì vậy, các nhà thiên văn học đang tập trung tìm kiếm các dấu hiệu của sự sống mà chúng ta biết từ Trái Đất, chẳng hạn như oxy. Họ cũng đang tập trung vào việc tìm kiếm các hành tinh đá giống Trái Đất nơi có thể tồn tại nước lỏng. “Chúng ta phải bắt đầu với việc tìm kiếm sự sống như chúng ta biết,” Charbonneau nói.
“Có thể có sự sống rất khác so với sự sống trên Trái Đất, nhưng chúng ta sẽ không nhận ra điều đó trong dữ liệu của mình, vì chúng ta không biết và hiểu rõ về hóa học đó,” ông nói thêm.
Những sinh vật ngoài hành tinh có thể trông như thế nào?
Các nhà khoa học đã lâu nay suy đoán về những sinh vật sống trên các hành tinh và mặt trăng khác có thể trông như thế nào, dựa trên những gì chúng ta biết về các hành tinh đó và các nguyên tắc của tiến hóa và cơ học sinh học. Dưới đây là một số sinh vật kỳ lạ mà họ đã tưởng tượng…
Cây biết đi
Trên các hành tinh khác, ranh giới giữa thực vật và động vật có thể bị mờ đi, và bạn có thể có cây cối với trái tim đập, hoặc với chân để di chuyển đến các vị trí tốt hơn khi chúng cạnh tranh cho ánh sáng và nước.
Bạn cũng có thể có một loài động vật dành phần lớn thời gian của mình ở yên một chỗ để quang hợp, chỉ chạy đi khi bị đe dọa. Hoặc một sinh vật khủng long khổng lồ nằm xòe ra trên mặt đất để lấy dưỡng chất trực tiếp từ đất và thu thêm năng lượng nhờ các cây quang hợp trên lưng.
Sinh vật khổng lồ
Sự hợp tác có thể dẫn đến một số sinh vật kỳ diệu, chẳng hạn như một biển amip hành động như một sinh vật khổng lồ giống như thạch, hàng ngàn loài tôm nhỏ ăn thịt tạo thành một sinh vật duy nhất tiêu diệt bất cứ thứ gì trên đường đi của nó, hoặc một mạng lưới cây cối đan xen thu thập nước trong các bình rộng trên đỉnh tán lá của chúng.
Các thực thể tương tự tồn tại trên Trái Đất: ví dụ, sinh vật lớn nhất thế giới là một khu rừng cây dương rộng 43 hecta ở Utah, gồm khoảng 47.000 thân cây giống hệt nhau về mặt di truyền và một hệ thống rễ khổng lồ.
Extreme Endurance
Việc đưa oxy đến cơ bắp là một yếu tố quan trọng quyết định sức bền của một loài động vật. Trên Trái Đất, các loài động vật chân đầu như bạch tuộc sử dụng một phân tử dựa trên đồng trong máu để chuyển oxy, khiến chúng chậm chạp hơn so với động vật có vú và chim sử dụng hemoglobin dựa trên sắt.
Các nhà khoa học đã suy đoán về các loại vận chuyển oxy khác có thể làm cho động vật khỏe mạnh hơn: trong các bầu khí quyển có nhiều oxy hơn, chúng ta có thể thấy những sinh vật có thể bay mà không bao giờ phải dừng lại để nghỉ ngơi.
Thế giới nhỏ bé, không có mắt
Trên các hành tinh và mặt trăng lạnh không có nhiều ánh sáng mặt trời, chẳng hạn như các mặt trăng của Sao Thổ và Sao Mộc, sự sống có thể tồn tại nhờ quá trình hóa tổng hợp, cung cấp cho chúng một nguồn năng lượng hạn chế hơn.
Điều này vẫn có thể dẫn đến sự sống phức tạp tương tự, nhưng ở quy mô nhỏ hơn: một phiên bản thu nhỏ của sự sống bên ngoài Trái Đất. Ngoài ra, trong các thế giới không có ánh sáng, chẳng hạn như độ sâu của các đại dương trên Enceladus, có thể không cần phải tiến hóa mắt: cả thế giới sinh vật có thể tồn tại bằng cách cảm nhận môi trường của chúng bằng các phương tiện khác.
Sự sống ngoài hành tinh không chỉ là một chủ đề của những bộ phim khoa học viễn tưởng mà còn là một lĩnh vực nghiên cứu khoa học nghiêm túc với nhiều tiềm năng khám phá. Những tiến bộ trong công nghệ và khoa học không chỉ giúp chúng ta tiến gần hơn đến việc tìm kiếm sự sống ngoài Trái Đất mà còn mở ra những câu hỏi mới về nguồn gốc và bản chất của sự sống trong vũ trụ.
Khi chúng ta tiếp tục tìm kiếm và khám phá, mỗi phát hiện mới không chỉ giúp chúng ta hiểu rõ hơn về vũ trụ mà còn về chính chúng ta và vị trí của chúng ta trong đó. Sự sống ngoài hành tinh, nếu tồn tại, sẽ là một minh chứng mạnh mẽ cho sự đa dạng và phong phú của cuộc sống trong vũ trụ.
