Điều gì xảy ra nếu một nền văn minh khác có kính viễn vọng và tàu vũ trụ tốt hơn chúng ta? Trái đất có thể được phát hiện từ một hành tinh khác cách đó vài năm ánh sáng không? Tương tự như vậy, chúng ta sẽ cần gì để phát hiện sự sống trên một hành tinh giống Trái đất trong một khoảng cách tương tự? Thật thú vị khi xem xét những câu hỏi đó, và bây giờ, có dữ liệu để giúp trả lời chúng. Vào tháng 12 năm 1990, khi tàu vũ trụ Galileo bay qua Trái đất trong hành trình vòng quanh Sao Mộc, các nhà khoa học đã chỉ một số thiết bị trên Trái đất chỉ để xem hành tinh nhà cũ nhìn từ không gian như thế nào. Vì chúng ta biết sự sống chắc chắn có thể được tìm thấy trên Trái đất, bài tập này đã giúp tạo ra một số tiêu chí mà nếu tìm thấy ở nơi khác, cũng sẽ chỉ ra sự tồn tại của sự sống ở đó. Nhưng điều gì sẽ xảy ra nếu khí hậu Trái đất khác với hiện tại? Chữ ký đó vẫn có thể được phát hiện? Và những dấu ấn sinh học tiềm năng từ các hành tinh ngoài mặt trời có khí hậu lạnh hơn hoặc ấm hơn nhiều so với chúng ta? Một nhóm các nhà nghiên cứu ở Pháp đưa ra một số tiêu chí khác nhau thu được từ các thời đại khác nhau trong lịch sử Trái đất để kiểm tra giả thuyết này. Họ đã tìm thấy gì?
Một trong những tiêu chí được nói đến nhiều nhất từ sự bay bổng của Galileo tiết lộ sự sống trên Trái đất là cái được gọi là thảm thực vật cạnh đỏ tăng mạnh trong sự phản xạ ánh sáng ở bước sóng khoảng 700 nanomet. Đây là kết quả của chất diệp lục hấp thụ ánh sáng khả kiến nhưng phản xạ gần hồng ngoại mạnh. Tàu thăm dò Galileo đã tìm thấy mạnh mẽ bằng chứng này trên Trái đất vào năm 1990.
Luc Arnold và nhóm của ông tại Saint-Michel-l'Observatoire ở Pháp muốn xác định một số thông số khác nhau trong đó sự sống thực vật tương tự Trái đất vẫn có thể được phát hiện thông qua rìa màu đỏ thực vật trên hành tinh giống Trái đất quay quanh một ngôi sao cách đó vài năm ánh sáng .
Ở khoảng cách đó, hành tinh sẽ là một điểm giống như điểm không thể phân giải (trong ánh sáng khả kiến), vì vậy câu hỏi đầu tiên cần xem xét là liệu cạnh đỏ có thể nhìn thấy được ở các góc khác nhau hay không. Hành tinh có khả năng quay, và ví dụ, trên Trái đất, các lục địa có nhiều thảm thực vật nhất chủ yếu ở bán cầu bắc. Nếu bán cầu đó không phải là người dẫn đầu quan điểm, liệu chữ ký sinh học có còn được phát hiện? Họ cũng muốn cho phép các mùa khác nhau, trong đó một bán cầu vào mùa đông sẽ ít có khả năng sinh học thực vật hơn một mùa hè và có khả năng che phủ mây nặng.
Họ cũng nhập các tiêu chí khí hậu khác nhau từ các thái cực khí hậu Đệ tứ cuối cùng, sử dụng mô phỏng khí hậu đã được thực hiện bởi các mô hình lưu thông chung. Họ đã sử dụng dữ liệu từ thời điểm hiện tại và so sánh với thời kỳ băng hà, The Last Glacial Maximum (LGM) xảy ra khoảng 21.000 năm trước. Nhiệt độ trên toàn cầu ở mức lạnh hơn 4 độ C so với hiện nay và các tảng băng bao phủ hầu hết bán cầu bắc. Sau đó, họ đã sử dụng thời gian ấm hơn, trong kỷ nguyên Holocene 6.000 năm trước, khi bán cầu bắc Trái đất ấm hơn khoảng 0,5 độ C so với ngày nay. Mực nước biển đang dâng cao và sa mạc Sahara chứa nhiều thảm thực vật.
Đáng ngạc nhiên, các nhà nghiên cứu tìm thấy ngay cả trong mùa đông trong kỷ băng hà, tín hiệu màu đỏ của thảm thực vật sẽ không bị giảm đáng kể, so với khí hậu ngày nay và thậm chí khí hậu ấm hơn.
Vì vậy, nếu một Trái đất khác ở ngoài đó, rìa màu đỏ của thực vật sẽ cho phép chúng ta tìm thấy hành tinh giống Trái đất đó. Nhưng chúng ta cần kính viễn vọng và tàu vũ trụ tốt hơn để tìm thấy nó.
Hy vọng tốt nhất trên đường chân trời là Công cụ tìm kiếm hành tinh mặt đất. ESA có một công cụ tương tự trong các tác phẩm được gọi là Darwin.
Các đội đứng sau các thiết bị này cho biết họ có thể phát hiện các hành tinh giống Trái đất quay quanh các ngôi sao ở khoảng cách lên tới 30 năm ánh sáng với độ phơi sáng được đo trong vài giờ.
Đội Arnold Arnold nói rằng việc phát hiện các dấu hiệu sự sống trên một hành tinh như vậy sẽ khó hơn nhiều. Các cạnh màu đỏ của thảm thực vật chỉ có thể được nhìn thấy khi tiếp xúc trong 18 tuần với một kính viễn vọng như Terrestrial Planet Finder Finder. Tiếp xúc 18 tuần của một hành tinh quay quanh một ngôi sao khác sẽ là một nhiệm vụ gần như không thể.
Vì vậy, khi cuối cùng chúng ta có thể nhìn thấy thảm thực vật trên một hành tinh khác? Công cụ tìm kiếm hành tinh mặt đất (TPF) dường như không được ra mắt trước năm 2025 và thậm chí sau đó có thể không có khả năng thực hiện công việc.
Các kính viễn vọng đầy tham vọng hơn vào cuối thế kỷ, chẳng hạn như hình thành 150 gương 3 mét sẽ thu thập đủ lượng photon trong 30 phút để đóng băng vòng quay của hành tinh và tạo ra hình ảnh có độ phân giải ít nhất 300 pixel, và lên tới hàng nghìn tùy thuộc vào hình học mảng. Ở cấp độ phân giải không gian này, có thể xác định các đám mây, đại dương và lục địa, hoặc cằn cỗi hoặc có lẽ (hy vọng) bị chinh phục bởi thảm thực vật, các nhà nghiên cứu viết.
Nguồn: arXiv, blog arXiv
