Oxy được xem là dấu ấn sinh học cho sự sống ngoài Trái đất, nhưng có ít nhất ba cách khác nhau mà một hành tinh không có sự sống vẫn có thể tạo ra nó.
Từ lâu, các nghiên cứu nhằm xác định các các hành tinh ngoài Trái đất có thể chứa sự sống thường sử dụng oxy như một dấu ấn sinh học.
Nhưng một nghiên cứu mới được công bố trên AGU Advances giải thích rằng điều này có thể là một sai lầm. Bởi oxy hóa ra có thể dễ dàng tích tụ trong bầu khí quyển của một hành tinh dù nó không có bất kỳ nguồn gốc sinh học nào.
Trước đây, oxy được coi là một dấu ấn sinh học vì quang hợp - quá trình thực vật sử dụng ánh sáng mặt trời để cố định carbon dioxide thành đường - tạo ra oxy dưới dạng chất thải. Vì vậy, một hành tinh có oxy trong bầu khí quyển của nó được coi là một ứng cử viên nặng ký để lưu trữ một số dạng sống.
Nhưng nhóm nghiên cứu do Joshua Krissansen ‐ Totton thuộc đại học Santa Cruz ở California, Mỹ dẫn đầu, đã phát triển một mô hình hình thành hành tinh cho phép họ tìm hiểu các biến số có thể ảnh hưởng đến cách một hành tinh có thể phát triển giống như Trái đất.
Sử dụng mô hình này, các nhà nghiên cứu đã liên tục đưa ra ba kịch bản trong đó một hành tinh giống Trái đất, với mức oxy trong bầu khí quyển tương tự như của chúng ta, nhưng lại không có sự sống.
Mô hình tiến hóa hành tinh. Các mũi tên cho biết dòng chảy của một số chất và nhiệt năng giữa các lớp khác nhau của Trái đất và bầu khí quyển của nó.
Trong kịch bản đầu tiên, đó là một hành tinh có hàm lượng carbon dioxide và nước rất cao trong khí quyển. Với điều kiện này, hiệu ứng khí nhà kính sẽ rất mạnh, có nghĩa là sẽ không có nước trên bề mặt hành tinh.
Khi bị tia cực tím (UV) chiếu vào, hơi nước trong tầng cao của khí quyển đôi khi có thể tách thành hydro và oxy. Khí hydro nhẹ hơn thoát ra ngoài không gian, để lại khí oxy nặng hơn.
Trong kịch bản thứ hai, đó là một "thế giới nước" trong đó hành tinh chứa lượng nước gấp 10 đến 230 lần so với Trái đất ngày nay.
Trong những điều kiện này, chu trình oxy - liên quan đến sự lưu thông của oxy qua khí quyển, các dạng sống và đá - về cơ bản là không tồn tại. Áp lực từ các đại dương khổng lồ lên lớp vỏ sẽ làm ngừng các hoạt động địa chất cần thiết để tái chế oxy, chỉ để lại oxy trong bầu khí quyển.
Trong kịch bản thứ ba, hành tinh là một "thế giới sa mạc" với những điều kiện hoàn toàn trái ngược với những điều kiện trong "thế giới nước". Loại hành tinh này có rất ít nước, không quá một phần ba lượng nước mà Trái đất có trong các đại dương.
Trong điều kiện này, bề mặt nóng chảy của một hành tinh có thể bị đóng băng trong khi nguồn cung cấp nước hạn chế sẽ chỉ được tìm thấy dưới dạng hơi nước trong khí quyển. Điều này ngăn không cho oxy bị lớp vỏ hấp thụ. Sau đó, giống như kịch bản đầu tiên, tia UV sẽ phân hủy nước thành hydro và oxy.
Ba kịch bản 'dương tính giả" cho một hành tinh có sự sống.
Có thể nói, không có kịch bản nào trong ba kịch bản trên đảm bảo một bầu không khí giàu oxy sẽ tạo ra sự sống. Chúng chỉ đơn giản là cho phép tạo ra oxy một cách "thô bạo".
"Điều này rất hữu ích vì nó cho thấy có nhiều cách để có oxy trong khí quyển mà không có sự sống, nhưng có những quan sát khác mà bạn có thể thực hiện để giúp phân biệt những kết quả 'dương tính giả' này với thực tế", nhóm nghiên cứu cho biết trong báo cáo. "Đối với mỗi tình huống, chúng ta sẽ biết cần sử dụng kính thiên văn như thế nào để phân biệt điều này với một môi trường oxy sinh học."
Tham khảo BigThink