Buzz
Từ lâu, việc truy tìm sự sống ngoài hành tinh đã trở thành một trong những mục tiêu trọng yếu của ngành thiên văn học.
Nhờ sự tiến bộ vượt bậc của công nghệ, đặc biệt là Kính viễn vọng Không gian James Webb (JWST), các nhà khoa học đang ngày càng tiến gần tới việc xác định các dấu hiệu sinh học trên những hành tinh xa xôi.
Một trong những ứng viên nổi bật trong hành trình này chính là các hành tinh Hycean – những thế giới được cho là sở hữu đại dương khổng lồ và lớp khí quyển dày đặc giàu hydro.
Nghiên cứu mới đây chỉ ra rằng JWST có thể phát hiện dấu hiệu sự sống trên những hành tinh này thông qua việc nhận biết các hợp chất methyl halides – sản phẩm sinh học phổ biến trên Trái Đất.
Hành tinh Hycean là dạng ngoại hành tinh giả định, tên gọi kết hợp giữa “hydro” và “đại dương”, được nhà khoa học hành tinh Nikku Madhusudhan tại Đại học Cambridge đề xuất lần đầu năm 2021.
Các hành tinh Hycean được cho là quay quanh những ngôi sao lùn đỏ – loại sao phổ biến nhất trong vũ trụ. K2-18b là một đại diện tiêu biểu, nằm trong chòm sao Sư Tử, cách Trái Đất 124 năm ánh sáng, thuộc nhóm “cận sao Hải Vương”.
Vào năm 2019, Kính viễn vọng Không gian Hubble đã phát hiện sự hiện diện của hơi nước trong khí quyển của hành tinh K2-18b, cho thấy khả năng tồn tại một đại dương bên dưới lớp khí quyển này.
Đến năm 2023, JWST tiếp tục ghi nhận carbon dioxide và methane trong khí quyển của K2-18b, đồng thời không phát hiện carbon monoxide và amoniac – một kết quả phù hợp với mô hình hành tinh Hycean.
Một phát hiện gây tranh luận là dấu hiệu của dimethyl sulfide – hợp chất trên Trái Đất chỉ được tạo ra bởi sinh vật phù du biển. Nếu được xác nhận, đây sẽ là một trong những chỉ dấu sinh học mạnh mẽ nhất từng được phát hiện ngoài hệ Mặt Trời.
Hiện nay, các nhà nghiên cứu thuộc Đại học California, Riverside và ETH Zurich (Thụy Sĩ) đã đề xuất một cách tiếp cận mới để truy tìm sự sống trên các hành tinh Hycean bằng cách sử dụng JWST để phát hiện nhóm hợp chất hóa học gọi là methyl halides – vốn do vi khuẩn đại dương tạo ra trên Trái Đất.
Michaela Leung, tác giả chính của nghiên cứu, nhận định rằng việc truy vết methyl halides trên hành tinh Hycean có thể đơn giản hơn nhiều so với việc phát hiện oxy trên các hành tinh giống Trái Đất.
Lý do là vì methyl halides hấp thụ rất mạnh trong vùng phổ hồng ngoại – trùng với khả năng quan sát của JWST. Trong khi việc tìm kiếm oxy trên một ngoại hành tinh tương tự Trái Đất có thể mất hàng trăm giờ, thì với hành tinh Hycean, việc phát hiện methyl halides chỉ cần khoảng 13 giờ quan sát – một con số hoàn toàn khả thi.
Methyl halides là nhóm hợp chất hóa học bao gồm một nguyên tử carbon, ba nguyên tử hydro và một nguyên tử halogen như brom, clo hoặc flo. Trên Trái Đất, phần lớn các hợp chất này có nguồn gốc từ hoạt động sinh học, dù nồng độ của chúng trong khí quyển không cao.
Tuy nhiên, trên các hành tinh Hycean, điều kiện môi trường có thể rất khác biệt. Nhóm nghiên cứu cho rằng khí quyển giàu hydro kết hợp với đại dương sâu có thể khiến methyl halides tích tụ với nồng độ cao hơn nhiều so với Trái Đất, từ đó dễ dàng được JWST phát hiện.
Dù vậy, giả thuyết về hành tinh Hycean và khả năng tồn tại sự sống trên đó vẫn còn hai trở ngại lớn.
Thứ nhất, sự tồn tại của các hành tinh Hycean đến nay vẫn là một giả thuyết. Những dữ liệu từ K2-18b và vài ngoại hành tinh khác cho thấy tiềm năng, nhưng chưa có bằng chứng trực tiếp xác nhận sự hiện diện của đại dương nước lỏng bên dưới lớp khí quyển giàu hydro. Hiện chưa có công nghệ nào có thể quan sát trực tiếp bề mặt hoặc đại dương của những hành tinh này.
Thứ hai, ngay cả khi hành tinh Hycean thực sự tồn tại, vẫn chưa rõ liệu chúng có thể duy trì sự sống. Do hiệu ứng nhà kính mạnh từ khí quyển giàu hydro, nhiệt độ có thể cao đến mức không phù hợp cho sự sống, dù lớp khí quyển dày có thể ngăn đại dương bốc hơi.
Nếu sự sống hiện diện trên các hành tinh Hycean, nó có thể hoàn toàn khác biệt với sự sống trên Trái Đất. Các dạng sống ở đây có thể sử dụng hydro thay vì oxy và phát triển các con đường trao đổi chất chưa từng thấy trước đó.
Eddie Schwieterman, nhà sinh học vũ trụ tại Đại học California, Riverside, cho biết nếu sự sống tồn tại trên hành tinh như K2-18b, đó có thể là vi khuẩn kỵ khí – loại vi khuẩn không cần oxy để sinh tồn.
Trên Trái Đất, vi sinh vật kỵ khí sống ở những môi trường cực đoan như đáy biển sâu hoặc các hồ nước mặn. Nếu môi trường Hycean đủ ổn định, hoàn toàn có khả năng những dạng sống tương tự có thể phát triển trong đại dương giàu hydro tại đó.
Một trong những lý do khiến hành tinh Hycean thu hút sự chú ý trong cuộc tìm kiếm sự sống là vì chúng có thể phổ biến hơn nhiều so với các hành tinh giống Trái Đất. Với kích thước nằm giữa Trái Đất và sao Hải Vương, các hành tinh Hycean có thể quay quanh sao lùn đỏ – loại sao chiếm tới 75% số lượng sao trong Dải Ngân Hà.
Trong khi đó, các hành tinh đá giống Trái Đất khi quay quanh sao lùn đỏ lại có nguy cơ mất khí quyển do bị ảnh hưởng bởi các vụ bức xạ mạnh từ loại sao này. Trái lại, các hành tinh Hycean với lớp khí quyển dày có thể chống chịu tốt hơn, từ đó tăng khả năng duy trì sự sống.
Nếu các hành tinh Hycean thực sự sở hữu đại dương lỏng và một lớp khí quyển phù hợp, chúng có thể trở thành những môi trường sống phổ biến nhất trong vũ trụ. Điều này đồng nghĩa với việc cơ hội tìm ra dấu hiệu của sự sống tại đây có thể cao hơn so với những hành tinh đá như Trái Đất.
Nghiên cứu của nhóm Leung đã được đăng tải trên The Astrophysical Journal Letters.
