Các hành tinh Goldilocks “có độ nghiêng” như Trái đất có nhiều khả năng phát triển sự sống phức tạp hơn
“Trái đất mang hình giọt nước mắt
Em khóc làm chi thêm nặng thiên hà
Xin hãy vì tôi làm trái chua quả ngọt
Dù trái cây cũng mang hình giọt nước mắt đang rơi”
Nhà thơ Bùi Xuân đã viết như vậy trong bài thơ “Trái đất mang hình giọt nước mắt”. Ấy là nói về những khổ đau của con người. Nhưng đứng về sự sống, giá như trong vũ trụ này có nhiều những ngoại hành hinh có nước, dù là nước mắt, không khí…, thì thật diễm phúc cho nhân loại và cho sự sống nói chung.
Xin mời bạn đọc xem nội dung sau đây tại Hội nghị Goldschmidt (7/2021) để cùng hy vọng về những vùng có sự sống trong vũ trụ.
Hình ảnh minh họa về ngoại hành tinh cho thấy trục quay nghiêng của nó (phỏng theo hình ảnh gốc của NASA). Hình ảnh: NASA JPL
Các hành tinh nằm nghiêng trên trục quay của chúng, như Trái đất, có nhiều khả năng hình thành sự sống phức tạp hơn. Phát hiện này sẽ giúp các nhà khoa học vũ trụ điều chỉnh lại việc tìm kiếm sự sống tiên tiến hơn trên các hành tinh ngoài Trái đất. Chương trình nghiên cứu này, do Cơ quan Hàng không và Vũ trụ Hoa Kỳ (NASA) tài trợ, được trình bày tại Hội nghị Địa hóa Goldschmidt.
Kể từ khi phát hiện đầu tiên về ngoại hành tinh (hành tinh quay quanh các ngôi sao xa xôi) vào năm 1992, các nhà khoa học đã tìm kiếm những thế giới có thể hỗ trợ sự sống. Người ta tin rằng để duy trì sự sống thậm chí cơ bản, các ngoại hành tinh cần phải ở khoảng cách vừa phải so với các ngôi sao của chúng để cho phép nước lỏng tồn tại; cái gọi là “vùng Goldilocks” [2]. Tuy nhiên, đối với cuộc sống ngày càng nâng cao, các yếu tố khác cũng rất quan trọng, đặc biệt là oxy trong khí quyển.
Oxy đóng một vai trò quan trọng trong quá trình hô hấp, quá trình hóa học thúc đẩy quá trình trao đổi chất của hầu hết các sinh vật sống phức tạp. Một số dạng sống cơ bản tạo ra oxy với số lượng nhỏ, nhưng đối với các dạng sống phức tạp hơn, chẳng hạn như thực vật và động vật, oxy rất quan trọng. Trái đất sơ khai có rất ít oxy mặc dù đã tồn tại các dạng sống cơ bản.
Các nhà khoa học đã tạo ra một mô hình phức tạp về các điều kiện cần thiết cho sự sống trên Trái đất để có thể tạo ra oxy. Mô hình đó cho phép họ nhập các thông số khác nhau, để cho thấy các điều kiện thay đổi trên một hành tinh có thể thay đổi lượng oxy được tạo ra bởi sự sống quang hợp như thế nào.
Trưởng nhóm nghiên cứu Stephanie Olson (Đại học Purdue) cho biết: “Mô hình này cho phép chúng tôi thay đổi những thứ như: độ dài của ngày, lượng khí quyển hoặc sự phân bố của đất, qua đó nhằm xem xét phản ứng của môi trường biển và sự sống sản sinh oxy trong đại dương”.
Các nhà nghiên cứu nhận thấy rằng sự gia tăng độ dài của ngày, áp suất bề mặt cao hơn và sự xuất hiện của các lục địa đều ảnh hưởng đến các mô hình lưu thông đại dương và vận chuyển chất dinh dưỡng liên quan theo những cách có thể làm tăng sản xuất oxy. Họ tin rằng những mối quan hệ này có thể đã góp phần vào quá trình oxy hóa Trái đất bằng cách tạo điều kiện thuận lợi cho việc chuyển oxy vào khí quyển khi vòng quay của Trái đất chậm lại, lục địa của nó phát triển và áp suất bề mặt tăng lên theo thời gian.
Megan Barnett, một nữ sinh viên tốt nghiệp Đại học Chicago tham gia nghiên cứu, đã giải thích rằng: “Kết quả thú vị nhất đến khi chúng tôi lập mô hình ‘độ xiên quỹ đạo’ – hay nói cách khác là hành tinh nghiêng như thế nào khi nó quay quanh ngôi sao của nó.” Cô phát biểu tiếp: “Độ nghiêng lớn hơn làm tăng sản xuất oxy quang hợp trong đại dương trong mô hình của chúng tôi, một phần bằng cách tăng hiệu quả mà các thành phần sinh học được tái chế. Hiệu quả tương tự như tăng gấp đôi lượng chất dinh dưỡng duy trì sự sống ”.
Hình cầu của Trái đất nghiêng trên trục của nó một góc 230 5’[3]. Điều này cho chúng ta biết các mùa của chúng ta, với các phần của Trái đất nhận được nhiều ánh sáng mặt trời trực tiếp hơn vào mùa hè so với mùa đông. Tuy nhiên, không phải tất cả các hành tinh trong Hệ Mặt trời đều nghiêng như Trái đất: Sao Thiên Vương nghiêng 980 , trong khi Sao Thủy không nghiêng chút nào. Barnett cho biết: “Để so sánh, Tháp nghiêng Pisa nghiêng khoảng 40 , vì vậy độ nghiêng của các hành tinh có thể khá lớn.
Tiến sĩ Olson tiếp tục: “Có một số yếu tố cần xem xét khi tìm kiếm sự sống trên các hành tinh khác. Hành tinh cần có khoảng cách phù hợp với ngôi sao của nó để có thể chứa nước lỏng và có các thành phần hóa học cho nguồn gốc của sự sống. Nhưng không phải tất cả các đại dương đều là vật chủ tuyệt vời cho sự sống như chúng ta biết, và một tập hợp con thậm chí còn nhỏ hơn sẽ có môi trường sống thích hợp cho sự sống để tiến tới mức độ phức tạp của động vật. Độ nghiêng nhỏ hoặc độ lệch cực lớn theo mùa trên các hành tinh có góc nghiêng giống Sao Thiên Vương có thể hạn chế sự sinh sôi nảy nở của sự sống, nhưng độ nghiêng khiêm tốn của một hành tinh trên trục của nó có thể làm tăng khả năng nó phát triển bầu khí quyển có oxy có thể đóng vai trò là tín hiệu của sự sống vi sinh vật và cung cấp năng lượng cho các quá trình trao đổi chất của sinh vật lớn. Điểm mấu chốt là các hành tinh nghiêng một cách khiêm tốn trên trục của chúng có thể có nhiều khả năng phát triển cuộc sống phức tạp hơn.Điều này giúp chúng ta thu hẹp phạm vi tìm kiếm sự sống phức tạp, thậm chí có thể là thông minh trong Vũ trụ ”.
Timothy Lyons, Giáo sư Hóa sinh xuất sắc tại Khoa Trái đất và Khoa học Hành tinh của Đại học California, Riverside nhận xét:
“Quá trình sản xuất oxy sinh học đầu tiên trên Trái đất và sự tích tụ đáng kể đầu tiên của nó trong khí quyển và đại dương là những cột mốc quan trọng trong lịch sử sự sống trên Trái đất. Các nghiên cứu về Trái đất dạy chúng ta rằng oxy có thể là một trong những cấu trúc sinh học quan trọng nhất của chúng ta trong việc tìm kiếm sự sống trên các hành tinh xa xôi.” Bằng cách xây dựng từ những bài học kinh nghiệm từ Trái đất thông qua mô phỏng số, Giáo sư Timothy Olson và các đồng nghiệp đã khám phá ra một loạt các khả năng quan trọng của hành tinh rộng hơn những khả năng quan sát được trong lịch sử Trái đất. “Quan trọng hơn, công trình này tiết lộ cách các yếu tố chính, bao gồm cả tính thời vụ của hành tinh, có thể làm tăng hoặc giảm khả năng tìm thấy oxy có nguồn gốc từ sự sống bên ngoài hệ mặt trời của chúng ta. Những kết quả này chắc chắn sẽ giúp định hướng các tìm kiếm của chúng ta cho cuộc sống đó. “
Điền Sơn (Biên dịch & chú thích)
Chú thích:
[1] Nhan đề tiếng Anh của bài viết: Goldilocks Planets “With a Tilt” Like Earth Are More Capable of Evolving Complex Life
[2] Vùng Goldilocks: có thể hiểu là “vùng sự sống”, hay còn gọi là “vành đại xanh”, “khu vực có thể ở được”.
[3] Trục Trái đất có độ nghiêng 230 5’ so với độ vuông góc với mặt phẳng của đường hoàng đạo.
