Một mô phỏng máy tính mới mô tả Trái Đất, hoặc một hành tinh đá nói chung, trong điều kiện không có sự sống, vừa trở thành công cụ mới trong nỗ lực tìm lời giải cho câu hỏi liệu con người có đơn độc trong vũ trụ hay không.
Sự sống để lại dấu ấn trên một hành tinh, đặc biệt là trong bầu khí quyển, thông qua hỗn hợp các loại khí được tạo ra bởi những quá trình sinh hóa. Một số loại khí là dấu hiệu khá rõ ràng, nhưng những loại khác có thể hình thành từ cả hoạt động sinh học lẫn địa chất. Vì vậy, chỉ dựa vào thành phần khí phát hiện được trong khí quyển, các nhà khoa học khó xác định một hành tinh có sự sống hay không. Điều quan trọng là phải biết những điều kiện khí quyển nào có thể hình thành mà không cần sự sống.
Để phân biệt các hành tinh có khả năng duy trì sự sống với những hành tinh thực sự có sự sống, nhà khoa học hành tinh Samantha Gilbert-Janizek thuộc Đại học California, Riverside, đã phát triển một mô hình mô phỏng quá trình tiến hóa của một hành tinh đá không có sự sống.
“Mô hình này giúp chúng ta hình dung những hành tinh có điều kiện thích hợp cho sự sống nhưng không có sinh vật có thể mang những đặc điểm giống với hành tinh có sự sống như thế nào,” bà Gilbert-Janizek cho biết.
Gilbert-Janizek phát triển mô hình dựa trên công trình trước đó của Rory Barnes, thuộc Đại học Washington, vốn mô phỏng phần lõi, lớp phủ và vỏ của một hành tinh. Mô hình mới mở rộng mô phỏng bằng cách bổ sung hai thành phần là bề mặt và khí quyển.
Tổng cộng, mô hình mô phỏng 19 đặc tính của một hành tinh đá không liên quan đến sự sống. Những yếu tố này gồm lượng nhiệt hành tinh nhận được từ ngôi sao chủ, quá trình trao đổi nhiệt và hóa chất từ lõi lên bề mặt, cũng như sự thoát ra của một số loại khí từ bên dưới bề mặt.
Gilbert-Janizek bắt đầu bằng việc mô phỏng quá trình phát triển của Trái Đất trong giả định sự sống chưa từng xuất hiện, qua đó tạo ra một mốc tham chiếu để so sánh với các hành tinh ngoài Hệ Mặt Trời. Bà cho mô hình chạy từ thời điểm Trái Đất hình thành cách đây 4,5 tỷ năm đến 500 triệu năm trong tương lai. Kết quả là một thế giới không có sự sống nhưng vẫn tồn tại đại dương và khí quyển.
“Khi phân tích dữ liệu quan sát khí quyển của một hành tinh ngoài Hệ Mặt Trời, công cụ này sẽ giúp chúng ta xác định khả năng những gì phát hiện được là dấu hiệu của sự sống trên bề mặt hành tinh đó,” Gilbert-Janizek nói.
Điểm khiến mô hình đặc biệt hữu ích là khả năng áp dụng linh hoạt. Các nhà nghiên cứu chỉ cần nhập những đặc tính tổng thể của hành tinh đang khảo sát vào mô hình rồi để hệ thống tự mô phỏng. Nếu kết quả cho thấy một hành tinh không có sự sống vẫn có thể sở hữu bầu khí quyển tương tự những gì được phát hiện bằng phương pháp quang phổ từ Kính viễn vọng Không gian James Webb, hoặc các kính viễn vọng mặt đất thế hệ mới có đường kính trên 30 m và Đài quan sát Các thế giới có thể sinh sống mà NASA dự kiến xây dựng trong tương lai, thì hành tinh đó có thể không có sự sống theo cách chúng ta hiểu hiện nay.
Ngược lại, nếu mô hình mô phỏng một hành tinh không có sự sống không thể tái tạo những đặc điểm quan sát được ở hành tinh thực, khả năng sự sống đang hiện diện và làm thay đổi bầu khí quyển sẽ được đặt ra.
Tuy nhiên, mọi sai khác giữa dữ liệu quan sát và kết quả dự đoán của mô hình không đồng nghĩa chắc chắn hành tinh đó có sự sống. Dù vậy, những sai khác này có thể giúp các nhà khoa học xác định những thế giới đáng được tiếp tục khảo sát bằng các kính viễn vọng thế hệ mới.
Mô hình của Gilbert-Janizek được mô tả trong một nghiên cứu đăng trên tạp chí The Planetary Science Journal.
Hình minh họa Trái Đất có thể trông như thế nào nếu không có sự sống. Việc hình dung một thế giới như vậy có thể hỗ trợ quá trình tìm kiếm sự sống ngoài Trái Đất. Ảnh: Robert Lea
Hình minh họa cảnh quan Trái Đất thời kỳ sơ khai, trước khi sự sống xuất hiện, với tia sét xé toạc bầu trời. Ảnh: Robert Lea
