Thực đơn
Sinh_học_vũ_trụ
Khi tìm kiếm sự sống trên các hành tinh như Trái Đất, vài giả định đơn giản là hữu ích nhằm giảm khối lượng công việc cho các nhà sinh học vũ trụ. Một giả định là phần lớn dạng sống trong thiên hà của chúng ta là dựa trên hóa học các-bon (hữu cơ), giống mọi dạng sống trên Trái Đất.[52] Các-bon có khả năng khác thường là hình thành một lượng vô cùng lớn các phân tử xung quanh nó. Các-bon là nguyên tố phổ biến thứ tư trong vũ trụ và năng lượng cần để hình thành hay phá vỡ liên kết các-bon là vừa đủ để xây dựng nên các phân tử không những bền vững mà còn có thể tham gia các phản ứng hóa học. Thực tế rằng các nguyên tử các-bon dễ dàng tạo liên kết với các nguyên tử các-bon khác cho phép xây dựng nên những phân tử phức tạp và dài tùy ý.
Sự hiện diện của nước ở dạng lỏng là một giả định hữu ích, vì nó là một phân tử phổ biến và cung cấp một môi trường tuyệt vời cho sự hình thành các phân tử dựa trên các-bon phức tạp mà cuối cùng có thể dẫn đến sự hình thành sự sống.[53] Một vài nhà nghiên cứu cân nhắc cả môi trường Amoniac, hoặc khả thi hơn, hỗn hợp nước-amoniac.[54]
Giả định thứ ba là tập trung vào các ngôi sao giống như Mặt trời. Điều này có nguồn gốc từ ý tưởng về khả năng sống được của các hành tinh.[55] Các ngôi sao rất lớn có thời gian sống khá ngắn, nghĩa rằng sự sống khó có đủ thời gian để hình thành trên các hành tinh xoay quanh chúng. Các ngôi sao nhỏ cung cấp rất ít nhiệt và hơi ấm nên chỉ có các hành tinh ở quỹ đạo gần mới không bị đông cứng, và ở những quỹ đạo gần như thế các hành tinh rất có thể bị "khóa thủy triều" với mặt trời.[56] Nếu không có bầu khí quyển dày thì một bên của hành tinh sẽ luôn luôn bị đốt nóng và mặt kia luôn bị đóng băng. Vào năm 2005, vấn đề này được cộng đồng khoa học chú ý trở lại vì thời gian sống dài của các sao lùn đỏ có thể cho phép hình thành sự sống trên các hành tinh có khí quyển dày. Điều này rất có ý nghĩa vì các sao lùn đỏ vô cùng phổ biến.
Ước tính rằng khoảng 10% số sao trong thiên hà của chúng ta là giống Mặt trời; có khoảng 1000 ngôi sao như thế trong phạm vi 100 năm ánh sáng quanh Mặt trời. Những sao này sẽ là những mục tiêu chính cho việc lắng nghe giữa các vì sao. Vì Trái Đất là hành tinh duy nhất được biết là có sự sống nên không có cách nào rõ ràng để biết liệu có giả định nào trong số này là đúng hay không.
Nghiên cứu về giao tiếp với trí thông minh ngoài Trái Đất (CETI) tập trung vào việc soạn và giải mã các thông điệp mà trên lý thuyết có thể hiểu được bởi một nền văn minh công nghệ cao khác. Các nỗ lực giao tiếp của con người bao gồm việc phát đi các ngôn ngữ toán học, các hệ thống hình ảnh như là thông điệp Arecibo và các phương pháp tính toán nhằm phát hiện và giải mã các giao tiếp bằng ngôn ngữ "tự nhiên". Ví dụ, chương trình SETI sử dụng cả kính thiên văn vô tuyến và kính thiên văn quang học để tìm kiếm các tín hiệu có chủ ý từ trí thông minh ngoài Trái Đất.
Trong khi một số nhà khoa học nổi tiếng, như Carl Sagan, ủng hộ việc truyền đi các thông điệp,[57][58] thì nhà khoa học Stephen Hawking đã cảnh báo chống lại việc đó, cho rằng các sinh vật ngoài hành tinh rất có thể sẽ cướp Trái Đất lấy tài nguyên và sau đó dời đi.[59]
Hầu hết mọi nghiên cứu sinh học vũ trụ liên quan đến thiên văn là nhằm phát hiện các hành tinh ngoài hệ mặt trời, giả thiết rằng nếu sự sống nảy sinh trên Trái Đất thì nó cũng có thể phát triển trên các hành tinh có các đặc điểm tương tự. Để làm được điều đó, nhiều thiết bị nhằm phát hiện các hành tinh ngoài hệ mặt trời có kích cỡ Trái Đất đã được xem xét đến, đáng chú ý là các chương trình Terestrial Planet Finder (TPF) của NASA và Darwin của ESA, cả hai đều đã bị hủy bỏ. Ngoài ra, NASA đã phóng tàu thăm dò Kepler vào tháng 3 năm 2009, và Cơ quan không gian Pháp đã phóng tàu không gian COROT năm 2006.[60][61] Cũng có một số nỗ lực khác ít tham vọng hơn được tiến hành dưới mặt đất.
Mục tiêu của những nhiệm vụ này không chỉ là phát hiện các hành tinh kích cỡ Trái Đất, mà còn trực tiếp phát hiện ánh sáng phát ra từ hành tinh đó để nghiên cứu quang phổ học. Bằng cách khảo sát quang phổ của hành tinh, có thể xác định được cấu tạo cơ bản của khí quyển và/hoặc bề mặt của hành tinh đó; nếu có những hiểu biết này, rất có thể sẽ đánh giá được khả năng tìm thấy sự sống trên hành tinh đó. Một nhóm nghiên cứu của NASA, Phòng thí nghiệm hành tinh ảo,[62] hiện dùng mô hình máy tính để tạo ra nhiều loại hành tinh ảo khác nhau để xem chúng sẽ như thế nào nếu nhìn qua TPF hoặc Darwin. Người ta hi vọng rằng nếu một trong những tàu thăm dò này hoạt động, những đặc điểm về quang phổ của chúng mà chỉ ra khả năng tồn tại sự sống có thể được kiểm tra chéo với quang phổ của những hành tinh ảo. Sự biến thiên quang phổ theo thời gian của các hành tinh ngoài hệ mặt trời cũng có thể cung cấp những manh mối về đặc điểm bề mặt và khí quyển của chúng.
Số lượng các hành tinh có sự sống thông minh có thể được ước tính thông qua công thức Drake, là một phương trình diễn tả xác suất tồn tại sự sống thông minh như là sản phẩm của các yếu tố như tỷ lệ các hành tinh có thể sống được và tỷ lệ các hành tinh có thể xuất hiện sự sống:[63]
N = R ∗ × f p × n e × f l × f i × f c × L {\displaystyle N=R^{*}~\times ~f_{p}~\times ~n_{e}~\times ~f_{l}~\times ~f_{i}~\times ~f_{c}~\times ~L}trong đó:
Một lĩnh vực nghiên cứu năng động khác của sinh học vũ trự là sự hình thành của hệ thống hành tinh. Người ta cho rằng những điểm đặc biệt của hệ Mặt trời của chúng ta (ví dụ như sự hiện diện của sao Mộc như một lớp khiên bảo vệ)[64] có thể đã làm tăng đáng kể xác suất xuất hiện sự sống thông minh trên hành tinh của chúng ta.[65][66] Hiện tại người ta vẫn chưa đạt được đến một kết luận chắc chắn nào.
Sinh học không thể phát biểu rằng một quá trình hay hiện tượng bắt buộc phải xuất hiện ở một thiên thể khác Trái Đất. Các nhà sinh học chỉ ra điều gì là suy đoán, điều gì không.[67]
Cho tới những năm 1970, sự sống được cho là hoàn toàn phụ thuộc vào năng lượng Mặt trời. Thực vật trên bề mặt trái đất hấp thụ ánh sáng để quang hợp tạo thành đường từ carbon dioxide và nước, giải phóng oxy trong quá trình đó, và sau đó bị các động vật hấp thụ oxy tiêu thụ. Năng lượng thực vật tạo ra do đó được truyền đi khắp chuỗi thức ăn. Thậm chí ngay cả sự sống dưới đáy biển nơi ánh sáng không thể tới được cũng được cho là thu nhận dưỡng chất hoặc là bằng cách sử dụng các mảnh vụn hữu cơ từ lớp nước bề mặt lắng đọng xuống, hoặc là bằng cách tiêu thụ các động vật đã làm như thế.[68] Do đó khả năng hỗ trợ sự sống của một thế giới đã được cho là phụ thuộc vào sự tiếp cận với ánh sáng của thế giới đó. Tuy nhiên, vào năm 1977, trong một cuộc lặn thăm dò xuống khe nứt Galapagos trong tàu ngầm thăm dò Alvin, các nhà khoa học đã khám phá ra những quần thể sâu ống khổng lồ, trai, giáp xác và các sinh vật khác quần tụ xung quanh các kẽ hở núi lửa dưới biển gọi là các ống khói đen.[68] Những sinh vật này sinh sôi nảy nở mặc dù không hề tiếp xúc với ánh sáng, và người ta sớm phát hiện ra là chúng tạo thành một chuỗi thức ăn độc lập. Thay vì thực vật, nguồn cơ bản cho chuỗi thức ăn này là một dạng vi khuẩn lấy năng lượng từ quá trình oxy hóa các hóa chất như hydro hoặc hydro sulfide thoát ra từ bên trong Trái Đất. Quá trình hóa tổng hợp này đã cách mạng hóa nghiên cứu về sinh học bằng cách chỉ ra rằng sự sống không nhất thiết phải phụ thuộc vào mặt trời; sự sống chỉ cần nước và một gradient năng lượng để tồn tại.
Các sinh vật cực hạn (Extremophiles - các sinh vật có khả năng sống ở những môi trường cực hạn) là yếu tố nghiên cứu cơ bản của các nhà sinh học vũ trụ. Những sinh vật như thế bao gồm biota có khả năng tồn tại sâu vài kilomet dưới mặt đại dương gần những miệng phun thủy nhiệt và các vi sinh vật sinh sôi trong các môi trường có tính axit cao.[69] Các sinh vật cực hạn giờ cũng được biết là sinh sôi trong băng, nước sôi, axit, nước lõi của các lò phản ứng hạt nhân, các tinh thể muối, chất thải độc hại và một loạt các môi trường sống cực đoan khác mà trước đây được cho là không phù hợp cho sự sống.[70] Điều này mở ra một con đường mới trong sinh học vũ trụ bằng cách mở rộng đáng kể số lượng các môi trường có thể có sự sống ngoài Trái Đất.
Thực đơn
Sinh_học_vũ_trụLiên quan
Tài liệu tham khảo
WikiPedia: Sinh_học_vũ_trụ