Hành trình Khoa học, Không gian và Thời gian!
Các nhà khoa học đã phát triển một phương pháp mới để phát hiện oxy trong khí quyển ngoại hành tinh có thể đẩy nhanh quá trình tìm kiếm sự sống. Kỹ thuật mới phát hiện tín hiệu mà các phân tử oxy tạo ra khi chúng va chạm. Tín hiệu này có thể giúp các nhà khoa học phân biệt giữa các hành tinh có và không có sự sống.
Một dấu hiệu có thể có của sự sống hay sinh học là sự hiện diện của oxy trong bầu khí quyển của ngoại hành tinh. Oxy được tạo ra bởi sự sống trên Trái đất khi các sinh vật như thực vật, tảo và vi khuẩn lam sử dụng quang hợp để chuyển đổi ánh sáng mặt trời thành năng lượng hóa học.
UC Riverside đã giúp phát triển kỹ thuật mới sẽ sử dụng Kính viễn vọng Không gian James Webb của NASA để phát hiện tín hiệu mạnh mà các phân tử oxy tạo ra khi chúng va chạm. Tín hiệu này có thể giúp các nhà khoa học phân biệt giữa các hành tinh sống và không sống.
Vì các ngoại hành tinh, quỹ đạo mà các ngôi sao khác ngoài mặt trời của chúng ta ở rất xa, các nhà khoa học không thể tìm kiếm dấu hiệu của sự sống bằng cách đến thăm những thế giới xa xôi này. Thay vào đó, họ phải sử dụng một kính viễn vọng tiên tiến như Webb để xem những gì bên trong bầu khí quyển của các ngoại hành tinh.
Thomas Fauchez thuộc Trung tâm bay không gian Goddard của NASA và tác giả chính của nghiên cứu cho biết: “Trước công việc của chúng tôi, oxy ở mức tương tự như trên Trái đất được cho là không thể phát hiện được với Webb. Tín hiệu oxy này được biết đến từ đầu những năm 1980 từ các nghiên cứu khí quyển của Trái đất nhưng chưa bao giờ được nghiên cứu cho nghiên cứu ngoại hành tinh.”
Nhà nghiên cứu sinh vật học của UC Riverside Edward Schwieterman ban đầu đề xuất một cách tương tự để phát hiện nồng độ oxy cao từ các quá trình không sinh sản và là thành viên của nhóm phát triển kỹ thuật này. Công trình của họ đã được công bố ngày hôm nay trên tạp chí Nature Astronomy .
Oxy là một trong những phân tử thú vị nhất để phát hiện vì mối liên hệ của nó với sự sống nhưng chúng ta không biết liệu sự sống có phải là nguyên nhân duy nhất của oxy trong khí quyển hay không. Kỹ thuật này sẽ cho phép chúng ta tìm thấy oxy trong các hành tinh cả sống và chết.
Khi các phân tử oxy va chạm với nhau, chúng sẽ chặn các phần của phổ ánh sáng hồng ngoại khỏi kính viễn vọng. Bằng cách kiểm tra các mẫu trong ánh sáng đó, họ có thể xác định thành phần của bầu khí quyển của hành tinh.
Schwieterman đã giúp nhóm NASA tính toán lượng ánh sáng sẽ bị chặn bởi những va chạm oxy này.
Một cách hấp dẫn, một số nhà nghiên cứu đề xuất oxy cũng có thể khiến ngoại hành tinh xuất hiện để lưu trữ sự sống khi không, bởi vì nó có thể tích lũy trong bầu khí quyển của một hành tinh mà không có bất kỳ hoạt động sống nào.
Nếu một hành tinh ngoại quá gần ngôi sao chủ của nó hoặc nhận quá nhiều ánh sáng sao, bầu khí quyển trở nên rất ấm áp và bão hòa với hơi nước từ các đại dương bốc hơi. Nước này sau đó có thể bị phá vỡ bởi bức xạ cực tím mạnh thành hydro và oxy nguyên tử. Hydrogen, một nguyên tử nhẹ thoát ra ngoài không gian rất dễ dàng để lại oxy.
Theo thời gian, quá trình này có thể khiến toàn bộ đại dương bị mất trong khi xây dựng bầu không khí oxy dày – thậm chí nhiều hơn, có thể được tạo ra bởi sự sống. Vì vậy, lượng oxy dồi dào trong bầu khí quyển của ngoại hành tinh có thể không nhất thiết có nghĩa là cuộc sống dồi dào mà thay vào đó có thể chỉ ra lịch sử mất nước.
Schwieterman cảnh báo rằng các nhà thiên văn học vẫn chưa chắc chắn quá trình này có thể lan rộng như thế nào trên các ngoại hành tinh.
Điều quan trọng là phải biết liệu và bao nhiêu hành tinh chết tạo ra oxy trong khí quyển, để chúng ta có thể nhận ra tốt hơn khi một hành tinh còn sống hay không.
Schwieterman là một nghiên cứu sinh sau tiến sĩ tại UCR, người sẽ sớm bắt đầu làm trợ lý giáo sư về sinh vật học tại Khoa Khoa học Trái đất và Hành tinh.
Nghiên cứu nhận được tài trợ từ Cộng tác môi trường Exoplanet của người bán Goddard được tài trợ một phần bởi Mô hình tài trợ khoa học nội bộ của Khoa học hành tinh NASA. Dự án này cũng đã nhận được tài trợ từ chương trình nghiên cứu và đổi mới Horizon 2020 của Liên minh châu Âu thuộc Marie Sklodowska-Curie Grant, nhóm nghiên cứu Trái đất thay thế của Viện sinh vật học NASA và Phòng thí nghiệm hành tinh ảo NExSS.
Webb sẽ là đài quan sát khoa học vũ trụ hàng đầu thế giới khi nó ra mắt vào năm 2021. Nó sẽ cho phép các nhà khoa học giải quyết những bí ẩn trong hệ mặt trời của chúng ta, tìm kiếm những thế giới xa xôi xung quanh các ngôi sao khác và thăm dò các cấu trúc và nguồn gốc bí ẩn của vũ trụ và vị trí của chúng ta trong đó .
Bill Steigerwald và Nancy Jones của Trung tâm bay không gian Goddard của NASA đã đóng góp đáng kể cho bài viết này.
Nguồn truyện:
Tài liệu được cung cấp bởi Đại học California – Riverside . Bản gốc được viết bởi Jules Bernstein. Lưu ý: Nội dung có thể được chỉnh sửa cho kiểu dáng và độ dài.
Tạp chí tham khảo :