Khi chúng ta tìm kiếm sự sống ngoài Trái Đất, hình ảnh quen thuộc thường là một hành tinh đá có nước lỏng trên bề mặt, giống như chính ngôi nhà của chúng ta. Tuy nhiên, vũ trụ rộng lớn và đa dạng hơn rất nhiều. Liệu có những "ngôi nhà" khác cho sự sống mà chúng ta chưa từng nghĩ tới? Giờ đây, một khái niệm mới đang mở ra những chân trời khám phá đầy thú vị: thế giới Hycean. Đây là một loại hành tinh hoàn toàn khác biệt, nơi những đại dương nước lỏng khổng lồ ẩn mình dưới một bầu khí quyển giàu hydro dày đặc. Chúng đang thay đổi cách chúng ta định nghĩa một hành tinh có thể sống được và mang lại hy vọng mới trong hành trình tìm kiếm sự sống ngoài hành tinh.
Vậy, chính xác thì thế giới Hycean là gì? Từ "Hycean" là sự kết hợp của "hydrogen" (hydro) và "ocean" (đại dương), mô tả chính xác bản chất của những hành tinh này. Thay vì là những hành tinh đá có khí quyển mỏng như Trái Đất, Hycean là những hành tinh lớn hơn, có thể là siêu Trái Đất hoặc sao Hải Vương nhỏ, được bao phủ bởi các đại dương nước lỏng sâu thẳm và một bầu khí quyển chứa đầy hydro.
Điều đặc biệt của các hành tinh Hycean nằm ở cấu tạo của chúng. Chúng thường có kích thước lớn hơn Trái Đất từ 2,6 lần đến 10 lần bán kính Trái Đất. Bầu khí quyển của chúng có thể dày đến mức tạo ra hiệu ứng nhà kính mạnh mẽ, giữ nhiệt và cho phép nước lỏng tồn tại ở nhiệt độ ổn định, bất kể khoảng cách tương đối xa với ngôi sao chủ. Áp suất cao từ bầu khí quyển giàu hydro có thể tạo ra một lớp nước siêu tới hạn hoặc thậm chí là một lớp băng áp suất cao ở độ sâu lớn trong đại dương.
Không giống như Trái Đất nơi oxy là thành phần chính của khí quyển (do hoạt động sinh học), bầu khí quyển của Hycean chủ yếu là hydro. Điều này mở ra khả năng sự sống có thể phát triển trong một môi trường rất khác biệt so với môi trường chúng ta quen thuộc. Điều này cũng có nghĩa là các hành tinh Hycean có thể tồn tại trong một phạm vi rộng hơn nhiều về khoảng cách so với ngôi sao chủ của chúng so với các hành tinh đá có nước.
Khái niệm về thế giới Hycean không chỉ là một giả thuyết mà đang dần được chứng minh qua các quan sát. Các nhà khoa học tin rằng những hành tinh như vậy có thể là loại hành tinh có thể sống được phổ biến nhất trong thiên hà của chúng ta.
Xem thêm: Trí Tuệ Ngoài Hành Tinh Chúng Ta Có Đơn Độc Trong Vũ Trụ
Điểm mấu chốt để xác định liệu một khí quyển Hycean và dấu hiệu sự sống có liên quan hay không chính là khả năng quan sát và phân tích thành phần của bầu khí quyển đó.
Với các kính viễn vọng thế hệ mới như Kính viễn vọng Không gian James Webb (JWST), chúng ta có thể phân tích ánh sáng từ ngôi sao chủ khi nó xuyên qua khí quyển của ngoại hành tinh. Điều này cho phép các nhà khoa học xác định thành phần hóa học của bầu khí quyển đó. Đối với các thế giới Hycean, việc tìm kiếm các phân tử như mêtan, amoniac, dimetyl sulfide hoặc thậm chí là oxy, hydro sulfide ở một nồng độ nhất định có thể là dấu hiệu của sự sống. Tuy nhiên, việc xác định dấu hiệu sự sống trong môi trường giàu hydro phức tạp hơn so với khí quyển giàu oxy như Trái Đất. Các nhà khoa học đang phát triển các mô hình mới để hiểu cách các phân tử này có thể được tạo ra bởi các quá trình sinh học trong môi trường hydro.
So với Trái Đất hay các hành tinh đá có nước lỏng, thế giới Hycean mang đến một cái nhìn hoàn toàn mới về sự đa dạng của sự sống. Sự sống trên Hycean có thể không cần ánh sáng Mặt Trời trực tiếp cho quang hợp mà có thể dựa vào năng lượng địa nhiệt hoặc hóa năng từ đáy đại dương. Điều này mở rộng đáng kể "vùng có thể ở được" của một hệ sao và làm tăng đáng kể số lượng hành tinh tiềm năng có sự sống.
Kể từ khi khái niệm thế giới Hycean được đưa ra, các nhà khoa học đã bắt đầu rà soát lại dữ liệu từ các kính viễn vọng không gian và mặt đất để tìm kiếm những ứng cử viên tiềm năng. Phát hiện hành tinh Hycean tiềm năng đang là một lĩnh vực nóng hổi trong thiên văn học.
Một số ngoại hành tinh đã được xác định là có khả năng là thế giới Hycean. Ví dụ, K2-18b, một hành tinh quay quanh một sao lùn đỏ cách Trái Đất khoảng 124 năm ánh sáng, là một ứng cử viên sáng giá. Các quan sát ban đầu từ JWST đã phát hiện dấu hiệu của mêtan và carbon dioxide trong khí quyển của K2-18b, và có thể cả dimetyl sulfide (DMS) – một loại khí thường được tạo ra bởi sự sống trên Trái Đất. Mặc dù đây không phải là bằng chứng xác định về sự sống, nhưng những phát hiện này cực kỳ thú vị và đang được nghiên cứu sâu hơn.
Các ứng cử viên khác bao gồm TOI-270 d và nhiều hành tinh khác thuộc nhóm siêu Trái Đất hoặc sao Hải Vương nhỏ. Dữ liệu từ các nhiệm vụ như Kepler và TESS đang được phân tích lại dưới góc độ mới của khái niệm Hycean.
Việc xác nhận một hành tinh là Hycean và đặc biệt là tìm thấy dấu hiệu sự sống trên đó là một thách thức lớn. Các tín hiệu có thể rất yếu và cần nhiều quan sát lặp lại để loại trừ các khả năng khác. Ngoài ra, một số phân tử có thể được tạo ra bởi các quá trình địa chất hoặc vật lý thiên văn thay vì sinh học. Do đó, các nhà khoa học phải rất cẩn trọng trong việc giải thích dữ liệu.
Để tiếp tục khám phá và xác nhận các thế giới Hycean, công nghệ nghiên cứu thế giới Hycean đóng vai trò cực kỳ quan trọng.
Các kính viễn vọng không gian như JWST là công cụ không thể thiếu. Khả năng quan sát hồng ngoại của nó cho phép các nhà khoa học "nhìn xuyên" qua bầu khí quyển dày của các hành tinh Hycean và phát hiện các phân tử khí cụ thể. Trong tương lai, các kính viễn vọng thế hệ tiếp theo như Habitable Exoplanet Observatory (HabEx) và Large Ultraviolet Optical Infrared Surveyor (LUVOIR) sẽ có khả năng chụp ảnh trực tiếp và phân tích chi tiết hơn nữa khí quyển của những hành tinh này. Các kính viễn vọng mặt đất khổng lồ, như Kính viễn vọng Cực lớn Châu Âu (ELT) đang được xây dựng, cũng sẽ đóng góp đáng kể. Với khả năng thu thập ánh sáng vượt trội, chúng có thể bổ sung dữ liệu quang phổ và cung cấp thêm thông tin về các hệ sao xa xôi.
Bên cạnh việc quan sát, các mô hình hóa và mô phỏng trên máy tính cũng là công cụ thiết yếu. Các nhà khoa học sử dụng siêu máy tính để mô phỏng khí quyển, đại dương và các quá trình sinh hóa có thể xảy ra trên thế giới Hycean. Điều này giúp họ hiểu rõ hơn về cách các dấu hiệu sự sống có thể xuất hiện và cách chúng ta có thể phát hiện chúng. Các mô hình này cũng giúp loại trừ các "tín hiệu giả" và tập trung vào những dấu hiệu thực sự hứa hẹn.
Không thể phủ nhận tầm quan trọng của nước lỏng và hydro trong việc định hình khái niệm thế giới Hycean và khả năng tồn tại sự sống.
Dù ở dạng hành tinh đá hay Hycean, nước lỏng vẫn được coi là nền tảng của sự sống. Nó là môi trường tuyệt vời cho các phản ứng hóa học xảy ra và là dung môi cho các phân tử sinh học. Sự tồn tại của các đại dương khổng lồ trên thế giới Hycean, bất kể được bao phủ bởi khí quyển hydro dày đặc, là một yếu tố quan trọng khiến chúng trở thành mục tiêu hấp dẫn trong việc tìm kiếm sự sống.
Sự hiện diện của hydro ở nồng độ cao trong khí quyển mở ra một kịch bản sinh học hoàn toàn mới. Trên Trái Đất, oxy là yếu tố quan trọng trong quá trình trao đổi chất của nhiều sinh vật. Tuy nhiên, ở các thế giới Hycean, hydro có thể đóng vai trò tương tự. Một số vi khuẩn trên Trái Đất có khả năng sinh sống trong môi trường giàu hydro, sử dụng hydro làm nguồn năng lượng. Điều này cho thấy sự sống có thể thích nghi với nhiều điều kiện khắc nghiệt hơn chúng ta tưởng.
Khái niệm thế giới Hycean đang thách thức những định kiến của chúng ta về sự sống ngoài hành tinh. Nó cho thấy rằng sự sống có thể phát triển trong những môi trường đa dạng và bất ngờ hơn nhiều so với những gì chúng ta từng hình dung. Mỗi phát hiện mới về Hycean không chỉ mở rộng danh mục các hành tinh có thể sống được mà còn làm tăng đáng kể khả năng tìm thấy bằng chứng về sự sống ngoài Trái Đất. Chúng ta đang bước vào một kỷ nguyên vàng của thiên văn học ngoại hành tinh, nơi những khám phá về các thế giới Hycean có thể viết lại sách giáo khoa và định hình lại vị trí của chúng ta trong vũ trụ.
Xem thêm: Khoa học vũ trụ châu Á vươn mình chinh phục những vì sao
Bình Luận