Có bao nhiêu nền văn minh ngoài hành tinh?
Natalie Batalha , một nhà thiên văn học của Đại học California, Santa Cruz, người đã thực hiện nghiên cứu mới cho biết: “Đây là kết quả khoa học mà tất cả chúng ta đang chờ đợi .
Phát hiện, đã được chấp nhận cho công bố trên các tạp chí thiên văn , chân xuống một số rất quan trọng trong các Phương trình Drake . Được cha tôi Frank Drake đưa ra vào năm 1961, phương trình này thiết lập một khuôn khổ để tính toán số lượng các nền văn minh có thể phát hiện được trong Dải Ngân hà . Giờ đây, một vài biến số đầu tiên trong công thức - bao gồm tốc độ hình thành sao giống mặt trời, tỷ lệ các ngôi sao đó với các hành tinh và số lượng các thế giới có thể sinh sống được trên mỗi hệ sao - đã được biết đến.
Seth Shostak , một nhà thiên văn học tại Viện Tìm kiếm Trí thông minh Ngoài Trái đất (SETI) , cho biết số lượng các ngôi sao giống như mặt trời có thế giới tương tự như Trái đất "có thể là một phần nghìn, hoặc một phần triệu - không ai thực sự biết" với nghiên cứu mới.
Các nhà thiên văn ước tính số lượng các hành tinh này bằng cách sử dụng dữ liệu từ tàu vũ trụ săn hành tinh Kepler của NASA . Trong chín năm, Kepler nhìn chằm chằm vào các ngôi sao và quan sát những ánh sáng lấp lánh ngắn ngủi được tạo ra khi các hành tinh quay quanh quỹ đạo làm mờ đi một phần ánh sáng của ngôi sao của chúng. Vào cuối nhiệm vụ của mình vào năm 2018, Kepler đã phát hiện ra khoảng 2.800 hành tinh ngoài hành tinh — nhiều hành tinh trong số đó không giống như các thế giới quay quanh mặt trời của chúng ta.
Nhưng mục tiêu chính của Kepler luôn là xác định xem các hành tinh thông thường như Trái đất như thế nào. Việc tính toán cần sự trợ giúp từ tàu vũ trụ Gaia của Cơ quan Vũ trụ Châu Âu , tàu giám sát các ngôi sao trên khắp thiên hà. Với những quan sát của Gaia trong tay, các nhà khoa học cuối cùng đã có thể xác định rằng Dải Ngân hà là nơi sinh sống của hàng trăm triệu hành tinh có kích thước bằng Trái đất quay xung quanh các ngôi sao giống như mặt trời — và hành tinh gần nhất có thể cách hệ Mặt Trời 20 năm ánh sáng.
Tiến gần hơn để tiếp xúc
Phương trình Drake sử dụng bảy biến số để ước tính số lượng nền văn minh có thể phát hiện được trong Dải Ngân hà. Nó xem xét các yếu tố như phần nhỏ của các ngôi sao giống mặt trời với các hệ hành tinh và số lượng hành tinh có thể sinh sống được trong mỗi hệ thống đó. Từ đó, nó xem xét tần suất sự sống phát triển trên các thế giới có điều kiện thích hợp và tần suất các dạng sống đó cuối cùng phát triển các công nghệ có thể phát hiện được. Ở dạng ban đầu, phương trình giả định rằng những người ngoài hành tinh hiểu biết về công nghệ sẽ tiến hóa trên các hành tinh quay quanh các ngôi sao giống như mặt trời.
“Khi các nhà thiên văn học nói về việc tìm ra những hành tinh này, mọi người thực sự đang nói về Phương trình Drake, phải không?” nói Jason Wright , một nhà thiên văn tại Đại học bang Pennsylvania người nghiên cứu khả năng thế giới sinh sống nhưng không tham gia vào nghiên cứu mới đây. "Tất cả chúng tôi đều nghĩ đến điều đó khi thực hiện phép tính này."
Phải mất hơn nửa thế kỷ, các nhà khoa học mới bắt đầu xác định được có bao nhiêu hành tinh có thể có sự sống. Năm 1961, các nhà thiên văn học không biết có thế giới nào quay quanh các ngôi sao khác ngoài mặt trời - và mặc dù các lý thuyết hình thành hành tinh cho rằng các hành tinh ngoài hành tinh là phổ biến, chúng ta không có bằng chứng quan sát nào cho thấy chúng tồn tại. Nhưng trong thập kỷ qua, rõ ràng là các hành tinh là cực kỳ phổ biến , nhiều hơn các ngôi sao trong Dải Ngân hà. Trung bình, gần như mọi ngôi sao là nơi có ít nhất một thế giới quay quanh.
Wright nói rằng nhận thức đó là “một bước tiến thực sự lớn. “Đó là điều đã nói với chúng tôi rằng có rất nhiều địa điểm cho sự sống mà chúng tôi biết rằng nó có khả năng phát sinh.” Nhưng yếu tố tiếp theo trong phương trình Drake - số lượng thế giới có thể sinh sống được trên mỗi hệ hành tinh - khó tính hơn, Batalha nói.
Thế giới như nhà
Kepler phát hiện ra những thế giới xa xôi bằng cách tìm kiếm những vùng ánh sáng được tạo ra khi các hành tinh cắt ngang mặt các ngôi sao và nhanh chóng làm mờ đi một phần ánh sáng của sao. Dựa trên mức độ ánh sáng của ngôi sao bị chặn và tần suất, các nhà khoa học có thể tìm ra một hành tinh lớn như thế nào và thời gian quay quanh ngôi sao của nó là bao lâu. Sử dụng cách tiếp cận này, Kepler đã phát hiện ra hàng nghìn ngoại hành tinh ở mọi kích cỡ và quỹ đạo. Nhưng nhiệm vụ thực sự của các nhà khoa học là tìm một phần nhỏ các hành tinh giống như Trái đất: ôn đới, đá và các ngôi sao quay quanh mặt trời.
Các ước tính ban đầu cho thấy có lẽ 20% các ngôi sao giống mặt trời tổ chức một thế giới đáp ứng các tiêu chí đó. Bây giờ chúng ta biết rằng con số gần 50%, nếu không muốn nói là nhiều hơn.
“Nó cao hơn tôi nghĩ. Tôi luôn nói với công chúng, một phần bốn, một phần năm — kết quả này là một bất ngờ thú vị, ”Batalha nói. “Trung bình, mọi ngôi sao giống mặt trời khác đều có khả năng có một hành tinh tiềm năng có thể sinh sống được.”
Việc tính toán tần suất xuất hiện của các hành tinh này đi kèm với những thách thức không lường trước được. Các ngôi sao mà Kepler quan sát được hoạt động mạnh hơn các nhà khoa học dự đoán, và chúng tạo ra các tín hiệu có thể bắt chước hoặc làm mờ các dấu hiệu của các hành tinh chuyển tiếp. Và bản thân con tàu vũ trụ đã rất phức tạp, đòi hỏi các thao tác định kỳ khiến việc quan sát trở nên phức tạp, đặc biệt là sau khi một số bộ phận quan trọng bị lỗi giúp giữ cho ánh nhìn của nó ổn định.
Để đưa ra kết luận, Batalha và các đồng nghiệp của cô đã kết hợp dữ liệu từ Kepler và Gaia , vốn đang theo dõi và mô tả đặc điểm của một tỷ ngôi sao gần đó. Họ xác định các hành tinh từ Kepler có bán kính từ 0,5 đến 1,5 Trái đất, có khả năng là đá chứ không phải khí. Sau đó từ Gaia họ thu được nhiệt độ và kích thước của các ngôi sao mà các hành tinh này quay quanh.
Thay vì chỉ dựa vào khả năng sinh sống tiềm năng của một hành tinh dựa trên khoảng cách của nó với một ngôi sao, nhóm nghiên cứu đã tính toán lượng năng lượng truyền đến mỗi thế giới này. Từ đó, nhóm nghiên cứu đã chọn những thế giới nơi nhiệt độ cho phép nước lỏng tồn tại trên bề mặt.
Sau khi nhóm nghiên cứu có được kích thước mẫu của các thế giới đá, ôn đới đã biết quay quanh các ngôi sao giống như mặt trời, họ có thể ước tính có bao nhiêu tồn tại trên toàn bộ thiên hà. Họ phát hiện ra rằng từ 37 đến 60 phần trăm các ngôi sao giống như mặt trời trong Dải Ngân hà nên có một thế giới ôn đới, có kích thước bằng Trái đất — và sử dụng một phép tính tự do hơn về năng lượng cần thiết cho một thế giới ôn hòa, họ nhận thấy rằng có tới 58 88% các ngôi sao giống như mặt trời có thể có một thế giới như vậy.
Tất nhiên, nhiều yếu tố quyết định liệu một thế giới trong khu vực sinh sống có thực sự thân thiện với cuộc sống hay không. Các đặc điểm của hành tinh như từ trường, khí quyển, hàm lượng nước và kiến tạo mảng đều đóng một vai trò nào đó, và những đặc điểm đó rất khó quan sát trên các thế giới nhỏ, xa xôi.
Mặc dù vậy, “bài báo này thực sự giúp xác định chính xác có bao nhiêu địa điểm trong cuộc sống,” Wright nói. "Và họ tính toán khoảng cách có thể nhất đến hành tinh gần nhất, và họ kết thúc với sân sau thiên thể của chúng ta." Thế giới gần nhất như vậy có lẽ trong vòng 20 năm ánh sáng, và bốn thế giới phải trong vòng 33 năm ánh sáng.
Từ khả năng sinh sống đến nền văn minh
Giờ đây, các nhà thiên văn đã biết rõ có bao nhiêu thế giới tương tự như Trái đất nằm rải rác khắp thiên hà, họ có thể tiếp tục làm việc thông qua các biến trong Phương trình Drake. Nhiều yếu tố còn lại sẽ khó xác định, bao gồm cả những câu hỏi quan trọng về tần suất người ngoài Trái đất phát triển các công nghệ mà chúng ta có thể phát hiện và khoảng thời gian mà các nền văn minh đó có thể phát hiện được .
Một câu hỏi nổi bật khác là liệu các nhà khoa học có nên bao gồm các ngôi sao không giống như mặt trời hay không, khi xem xét rằng một số thế giới có kích thước bằng Trái đất đã được tìm thấy xung quanh các ngôi sao nhỏ hơn, mát hơn . Và có lẽ chúng ta nên xem xét các thế giới khác với các hành tinh — mặc dù nhiều thế giới của Kepler rất lớn và có khí thế, “chúng có thể có mặt trăng rừng như Endor ” trong Chiến tranh giữa các vì sao , Wright nói. "Hoặc, tôi đoán, Pandora , giống như trong Avatar ."
Các nhà thiên văn học đang tiến gần đến việc tìm ra yếu tố tiếp theo trong phương trình: phần nhỏ của các thế giới có thể sinh sống được mà sự sống phát triển trên đó. Khi chúng tôi tiếp tục khám phá hệ mặt trời của mình, chúng tôi nhận thấy rằng danh sách các hốc có thể sinh sống rất dài và đa dạng. Những thế giới như sao Hỏa hay mặt trăng băng giá Europa của sao Mộc có thể là nơi chứa sự sống của vi sinh vật, và thậm chí những đám mây độc hại phía trên sao Kim cũng có thể chứa các dạng sống.
“Nếu nó xảy ra nhiều lần trong hệ mặt trời,” Wright nói, “điều đó cho bạn con số đó khá nhanh.”
Chỉ tìm ra một ví dụ về sự sống ngoài Trái đất sẽ chứng minh rằng sinh học không phải là sán lá ngoài vũ trụ mà là một kết quả có thể xảy ra, với các thành phần phù hợp. Và khi xem xét số lượng bất động sản có thể sinh sống được trong vũ trụ, nhiều nhà thiên văn nói rằng cuộc sống về cơ bản là một điều tất yếu.
Nhưng việc tìm ra những biến số cuối cùng trong Phương trình Drake - những biến số sẽ cho chúng ta biết liệu Trái đất có phải là nơi sinh sống của những sinh vật tinh thông công nghệ duy nhất của thiên hà hay không - sẽ là điều bí ẩn cho đến khi, như cha tôi nói , chúng ta nghe thấy những tiếng xì xào của thế giới ngoài hành tinh
Nadia Drake . TheoNational Geographic.com
Không có nhận xét nào:
Đăng nhận xét