Trong những năm gần đây, số lượng các hành tinh ngoài mặt trời được xác nhận đã tăng theo cấp số nhân. Kể từ khi viết bài báo, tổng cộng 3.777 ngoại hành tinh đã được xác nhận trong 2.817 hệ thống sao, với thêm 2.737 ứng cử viên đang chờ xác nhận. Hơn nữa, số lượng các hành tinh trên mặt đất (tức là đá) đã tăng đều đặn, làm tăng khả năng các nhà thiên văn học sẽ tìm thấy bằng chứng về sự sống ngoài Hệ Mặt trời của chúng ta.
Thật không may, công nghệ chưa tồn tại để khám phá trực tiếp các hành tinh này. Do đó, các nhà khoa học buộc phải tìm kiếm cái được gọi là Sinh học Sinh học, một hóa chất hoặc nguyên tố có liên quan đến sự tồn tại của kiếp trước hoặc hiện tại. Theo một nghiên cứu mới của một nhóm các nhà nghiên cứu quốc tế, một cách để tìm kiếm các chữ ký này sẽ là kiểm tra vật liệu được đẩy ra từ bề mặt của các ngoại hành tinh trong một sự kiện tác động.
Nghiên cứu có tựa đề Tìm kiếm sinh trắc học trong tác động ngoại hành tinh ejecta, đã được công bố trên tạp chí khoa học Sinh vật học và gần đây đã xuất hiện trực tuyến. Nó được dẫn dắt bởi Gianni Cataldi, một nhà nghiên cứu từ Trung tâm Sinh học Sinh học Đại học Stockholm. Ông được tham gia bởi các nhà khoa học từ LESIA-Observatoire de Paris, Viện nghiên cứu Tây Nam (SwRI), Viện Công nghệ Hoàng gia (KTH) và Trung tâm Nghiên cứu và Công nghệ Vũ trụ Châu Âu (ESA / ESTEC).
Như họ chỉ ra trong nghiên cứu của họ, hầu hết các nỗ lực để mô tả các sinh quyển ngoại hành tinh đã tập trung vào các hành tinh khí quyển khí quyển. Điều này bao gồm tìm kiếm bằng chứng về các loại khí có liên quan đến sự sống ở đây trên Trái đất - ví dụ: carbon dioxide, nitơ, vv - cũng như nước. Như Cataldi đã nói với Tạp chí Không gian qua email:
Từ chối Chúng ta biết từ Trái đất rằng sự sống có thể tác động mạnh mẽ đến thành phần của khí quyển. Ví dụ, tất cả oxy trong khí quyển của chúng ta có nguồn gốc sinh học. Ngoài ra, oxy và metan mạnh mẽ ra khỏi trạng thái cân bằng hóa học vì sự hiện diện của sự sống. Hiện tại, vẫn chưa thể nghiên cứu thành phần khí quyển của các ngoại hành tinh giống Trái đất, tuy nhiên, một phép đo như vậy dự kiến sẽ trở nên khả thi trong tương lai gần. Do đó, sinh trắc học khí quyển là cách hứa hẹn nhất để tìm kiếm sự sống ngoài trái đất.
Tuy nhiên, Cataldi và các đồng nghiệp của ông đã cân nhắc khả năng mô tả khả năng cư trú của hành tinh bằng cách tìm kiếm các dấu hiệu tác động và kiểm tra ejecta. Một trong những lợi ích của phương pháp này là ejecta thoát khỏi các vật thể có trọng lực thấp hơn, chẳng hạn như các hành tinh đá và mặt trăng, một cách dễ dàng nhất. Khí quyển của các loại cơ thể này cũng rất khó để đặc trưng, vì vậy phương pháp này sẽ cho phép các đặc tính không thể có được.
Và như Cataldi đã chỉ ra, nó cũng sẽ miễn phí cho cách tiếp cận khí quyển theo một số cách:
Đầu tiên, exoplanet càng nhỏ, càng khó nghiên cứu bầu khí quyển của nó. Ngược lại, các ngoại hành tinh nhỏ hơn tạo ra lượng ejecta thoát lớn hơn vì trọng lực bề mặt của chúng thấp hơn, làm cho ejecta từ các ngoại hành tinh nhỏ hơn dễ dàng phát hiện hơn. Thứ hai, khi nghĩ về sinh trắc học trong tác động ejecta, chúng tôi nghĩ chủ yếu về các khoáng chất nhất định. Điều này là do sự sống có thể ảnh hưởng đến khoáng vật học của một hành tinh một cách gián tiếp (ví dụ: bằng cách thay đổi thành phần của khí quyển và do đó cho phép các khoáng chất mới hình thành) hoặc trực tiếp (bằng cách sản xuất khoáng chất, ví dụ như bộ xương). Do đó tác động ejecta sẽ cho phép chúng ta nghiên cứu một loại sinh học khác nhau, bổ sung cho chữ ký khí quyển.
Một lợi ích khác của phương pháp này là việc nó tận dụng các nghiên cứu hiện có đã kiểm tra tác động của sự va chạm giữa các vật thể thiên văn. Chẳng hạn, nhiều nghiên cứu đã được thực hiện đã cố gắng đặt ra những hạn chế đối với tác động khổng lồ được cho là đã hình thành hệ Mặt trăng Trái đất cách đây 4,5 tỷ năm (hay còn gọi là Giả thuyết Tác động Khổng lồ).
Trong khi những vụ va chạm khổng lồ như vậy được cho là phổ biến trong giai đoạn cuối cùng của sự hình thành hành tinh trên mặt đất (kéo dài khoảng 100 triệu năm), nhóm nghiên cứu tập trung vào các tác động của các thiên thể hoặc sao chổi, được cho là xảy ra trong suốt vòng đời của một hành tinh ngoại hành tinh hệ thống. Dựa vào những nghiên cứu này, Cataldi và các đồng nghiệp của ông đã có thể tạo ra các mô hình cho exoplanet ejecta.
Như Cataldi đã giải thích, họ đã sử dụng các kết quả từ tài liệu về sự va chạm để ước tính lượng ejecta được tạo ra. Để ước tính cường độ tín hiệu của các đĩa bụi hoàn cảnh do ejecta tạo ra, họ đã sử dụng các kết quả từ đĩa mảnh vụn (tức là các chất tương tự ngoài hệ mặt trời của tài liệu Vành đai tiểu hành tinh chính của Hệ mặt trời). Cuối cùng, kết quả tỏ ra khá thú vị:
Chúng tôi thấy rằng một tác động của cơ thể có đường kính 20 km tạo ra đủ bụi để có thể phát hiện được bằng kính viễn vọng hiện tại (để so sánh, kích thước của vật va chạm đã giết chết khủng long cách đây 65 triệu năm mặc dù là khoảng 10 km). Tuy nhiên, nghiên cứu thành phần của bụi bị đẩy ra (ví dụ: tìm kiếm sinh trắc học) không nằm trong tầm với của kính thiên văn hiện tại. Nói cách khác, với các kính thiên văn hiện tại, chúng ta có thể xác nhận sự hiện diện của bụi bị đẩy ra, nhưng không nghiên cứu thành phần của nó.
Nói tóm lại, nghiên cứu vật liệu được đẩy ra từ các ngoại hành tinh nằm trong tầm tay của chúng tôi và khả năng nghiên cứu thành phần của nó một ngày nào đó sẽ cho phép các nhà thiên văn học có thể mô tả đặc điểm địa chất của một ngoại hành tinh - và do đó đặt ra những hạn chế chính xác hơn về khả năng cư trú tiềm năng của nó. Hiện tại, các nhà thiên văn học buộc phải đưa ra những phỏng đoán có giáo dục về một thành phần hành tinh trên nền tảng dựa trên kích thước và khối lượng rõ ràng của nó.
Thật không may, một nghiên cứu chi tiết hơn có thể xác định sự hiện diện của sinh trắc học trong ejecta hiện không thể thực hiện được và sẽ rất khó đối với ngay cả các kính viễn vọng thế hệ tiếp theo như Kính viễn vọng không gian James Webb (JWSB) hoặc Darwin. Trong khi đó, nghiên cứu về ejecta từ các ngoại hành tinh đưa ra một số khả năng rất thú vị khi nói đến các nghiên cứu và đặc tính của ngoại hành tinh. Như Cataldi đã chỉ ra:
Sau khi nghiên cứu ejecta từ một sự kiện tác động, chúng ta có thể học được điều gì đó về địa chất và khả năng cư trú của ngoại hành tinh và có khả năng phát hiện sinh quyển. Phương pháp này là cách duy nhất tôi biết để truy cập vào phần dưới bề mặt của một ngoại hành tinh. Theo nghĩa này, tác động có thể được coi là một thí nghiệm khoan do thiên nhiên cung cấp. Nghiên cứu của chúng tôi cho thấy rằng bụi được tạo ra trong một sự kiện va chạm về nguyên tắc có thể phát hiện được và các kính viễn vọng trong tương lai có thể hạn chế thành phần của bụi và do đó là thành phần của hành tinh.
Trong những thập kỷ tới, các nhà thiên văn học sẽ nghiên cứu các hành tinh ngoài mặt trời với các công cụ tăng độ nhạy và sức mạnh với hy vọng tìm thấy dấu hiệu của sự sống. Theo thời gian, việc tìm kiếm sinh trắc học trong các mảnh vụn xung quanh các ngoại hành tinh được tạo ra bởi các tác động của tiểu hành tinh có thể được thực hiện song song với những người tìm kiếm cho sinh trắc học khí quyển.
Với hai phương pháp này kết hợp, các nhà khoa học sẽ có thể nói chắc chắn hơn rằng các hành tinh xa không chỉ có khả năng hỗ trợ sự sống, mà còn tích cực làm như vậy!
