Trong sứ mệnh tìm kiếm sự sống ngoài hành tinh của mình, các nhà khoa học từ trước đến nay đã luôn dựa vào những gì mà họ đã biết. Có nghĩa là nếu sự sống xuất hiện trong vũ trụ, nó có khả năng sẽ xuất hiện ở một nơi giống địa điểm từng có sự sống trước đây.
Không đâu khác chính là Trái Đất - một hành tinh đá có khoảng cách vừa phải tính từ ngôi sao chủ của nó, thứ đem đến một nguồn năng lượng và mức nhiệt độ không quá nóng cũng không quá lạnh để sự sống có thể tồn tại.
Mọi nguồn lực đã được đổ dồn vào việc tìm kiếm các hành tinh đá gần nhất trong dải Ngân Hà, với hi vọng một ngôi sao chủ nào đó đang nuôi dưỡng một bản sao của Trái Đất. Tuy nhiên, điều này không có nghĩa là sự sống không thể tồn tại trên các hành tinh khác.
Mới đây, một nhóm các nhà thiên văn học đã xác định được một lớp hành tinh cũng có khả năng duy trì sự sống. Đó là các hành tinh được bao bọc hoàn toàn trong nước, với bầu khí quyển giàu hydro. Họ gọi đó là các thế giới "Hycean", ghép từ "Hydro" và "ocean".
Sự sống ngoài hành tinh có thể tồn tại trong các thế giới dưới nước như đế chế Atlantis.
Số lượng của các hành tinh này trong vũ trụ thậm chí còn nhiều hơn rất nhiều so với các hành tinh đá. Điều đó đồng nghĩa là khả năng tồn tại sự sống ở đó cũng cao hơn.
Cuối cùng, nó dẫn đến chúng ta đến một liên tưởng thú vị: Nếu người ngoài hành tinh tồn tại, họ có thể đến từ các thế giới dưới nước giống như nền văn minh Atlantis trong truyền thuyết hoặc như những gì chúng ta thấy trên phim ảnh.
Các thế giới dưới nước Hycean
Khi nỗ lực tìm kiếm sự sống trên các hành tinh trong Hệ Mặt Trời không đem lại kết quả, các nhà thiên văn học đã mở rộng phạm vi tìm kiếm của mình ra cả thiên hà Milky Way. Tại đây, họ đã tìm thấy gần 4.500 hành tinh khác quay quanh các sao chủ như Mặt Trời hoặc trôi nổi tự do quanh lõi của thiên hà.
Trong số các hành tinh này có rất nhiều hành tinh đá giống Trái Đất, nhưng đặc biệt, dữ liệu từ kính viễn vọng Kepler cho thấy loại hành tinh phổ biến nhất lại là các hành tinh dạng "Sao Hải Vương nhỏ".
Chúng có bán kính gấp từ 1,6 đến 4 lần so với Trái Đất. Ở kích thước này, rõ ràng các hành tinh này nhỏ hơn nhiều so với Sao Hải Vương khổng lồ của chúng ta. Nhưng chúng đủ lớn trên ngưỡng giữa hành tinh đá và hành tinh khí.
Kích thước và thành phần của chúng tạo ra một bầu khí quyển dày đặc hydro, giống như Sao Hải Vương. Chỉ có một điều khác là bề mặt của các hành tinh này có thể được bao bọc bởi một đại dương lỏng, khác với lớp băng dày bên ngoài Sao Hải Vương trong Hệ Mặt Trời.
Tương quan kích thước giữa Trái Đất và Sao Hải Vương.
Mặc dù vậy, các nghiên cứu trước đây cho rằng chỉ có nước thôi thì chưa đủ. Áp suất khí quyển quá cao đang tác động lên các hành tinh Sao Hải Vương nhỏ sẽ không thể hỗ trợ sự sống phát triển.
Tuy nhiên vào năm ngoái, nhà thiên văn học Nikku Madhusudhan đến từ Đại học Cambridge đã tìm thấy một Sao Hải Vương nhỏ tên là K2-18b có đủ điều kiện cho sự sống tồn tại được bên dưới lòng đại dương của nó.
"Một số điều kiện trong đại dương của những thế giới này có thể tương tự như điều kiện hỗ trợ sự sống dưới đại dương của Trái Đất. Tức là nhiệt độ và áp suất của chúng ở mức tương tự, sự hiện diện của nước lỏng và năng lượng từ ngôi sao chủ cũng vậy", Madhusudhan cho biết.
Ông gọi loại hành tinh này là "Hycean", ghép từ "Hydro" và "ocean" rồi bắt đầu tìm kiếm thêm phân loại của chúng.
Mở rộng vùng hỗ trợ sự sống
Dữ liệu thu được cho thấy các thế giới Hycean có thể nằm ngoài vùng hỗ trợ sự sống của hành tinh đá. Có nghĩa là nó có thể ở gần hơn hoặc xa hơn ngôi sao chủ rất nhiều so với khoảng cách tương đương giữa Mặt Trời và Trái Đất.
Khi ở gần hơn, nhiệt độ khí quyển của ở Hycean có thể được đẩy lên hơn 200 độ C. Khó có sự sống nào có thể tồn tại ở ngưỡng nhiệt độ đó. Nhưng Madhusudhan cho biết may mắn thay, khoảng cách gần sao chủ sẽ khóa chặt một mặt của Hycean luôn quay về phía mặt trời của chúng.
Nó tạo ra một thế giới "Hycean tối", mà sự sống có thể tồn tại ở mặt tối của hành tinh, nơi có nhiệt độ thấp hơn.
Trên các thế giới Hycean quá nóng, sự sống không thể tồn tại ở mặt hướng sao chủ của nó, nhưng ở mặt tối của hành tinh thì có thể.
Ngược lại khi ở xa, các thế giới này được Madhusudhan gọi là "Hycean lạnh", bởi năng lượng tới từ sao chủ của chúng không đủ để sưởi ấm nước và khí quyển. Thông thường, với các hành tinh đá, nước của chúng sẽ bị đóng băng ở khoảng cách này, tương tự như Sao Hải Vương trong Hệ Mặt Trời.
Nhưng may thay, một bầu khí quyển giàu hydro có thể cứu lấy các thế giới "Hycean lạnh". Madhusudhan cho biết "sự nóng lên do hiệu ứng nhà kính từ khí hydro khiến hành tinh có thể ở rất xa ngôi sao chủ mà vẫn giữ được bề mặt đủ ấm để nuôi dưỡng sự sống".
"Còn nếu là một bầu khí quyển giống Trái Đất, các khí nhà kính chính như H2O và CO2 sẽ bị đóng băng ở khoảng cách ngắn hơn, khiến bề mặt hành tinh bị đóng băng và không thể sinh sống được".
Tìm kiếm bằng chứng của sự sống
Công việc tiếp theo để tìm kiếm sự sống trên các hành tinh Hycean là xác định khả năng tồn tại của các cấu trúc sinh học, qua các hợp chất trong khí quyển của chúng có thể đại diện cho sự sống ví dụ như ozone, oxy và metan.
Nhưng Madhusudhan cho biết trên các hành tinh Hycean không có nhiều oxy trong khí quyển, do đó, các hợp chất khác, chẳng hạn như metyl clorua và dimetyl sunfua, có thể báo hiệu sự hiện diện của sự sống trên đó.
Trong bài báo của mình, nhóm nghiên cứu do Madhusudhan dẫn đầu đã đưa ra một vài dấu ấn sinh học mà chúng ta có thể mong đợi thấy trên thế giới Hycean. Chúng có thể được phát hiện khi một hành tinh Hycean đi cắt mặt ngôi sao chủ của nó khi quan sát từ Trái Đất. Ở thời điểm đó, một số bước sóng ánh sáng nhất định trong quang phổ sẽ được khí quyển trên Hycean tăng cường hoặc chặn lại.
Phân tích các bước sóng này sẽ cho chúng ta biết nguyên tố hoặc hợp chất nào có thể tồn tại trên các hành tinh này. Và chúng ta có một thuận lợi, bởi bầu khí quyển của các thế giới Hycean rất dày, hiệu ứng quang phổ thu được sẽ rõ hơn các hành tinh đá.
Một hành tinh Hycean lạnh ở cách xa sao chủ nhưng vẫn giữ được nước trong đại dương ở dạng lỏng.
Cuối năm nay, một kính viễn vọng không gian mới, James Webb, sẽ đi vào hoạt động. Nó sẽ là một công cụ đắc lực cho chúng ta do thám các hành tinh Hycean. Chẳng hạn, một số thiết lập thậm chí cho phép các nhà khoa học tìm thấy sự hiện diện của nước trong bầu khí quyển các hành tinh Hycean xa xôi.
Tuy nhiên, từ bây giờ cho tới lúc các bằng chứng được kính thiên văn tìm thấy, Madhusudhan cho biết ông và nhóm nghiên cứu có rất nhiều công việc lý thuyết cần phải làm.
"Đây là một hướng đi mới trong sứ mệnh tìm kiếm các sự sống ngoài hành tinh", Madhusudhan nói. "Có rất nhiều câu hỏi mở, nhưng đây mới chỉ là một phỏng đoán đầu tiên trong giai đoạn này. Giả thiết là nếu các sinh vật thủy sinh có thể hình thành trong đại dương của các hành tinh này theo cách chúng từng hình thành trên Trái Đất, thì một số đặc điểm sinh học của chúng có thể sẽ rất quen thuộc với chúng ta".
Các nhà khoa học hi vọng trong khoảng vài năm nữa, họ sẽ có được các bằng chứng đầu tiên về sự sống có thể tồn tại trên các hành tinh Hycean này.
Nghiên cứu đã được công bố trên Tạp chí The Astrophysical Journal .