Ánh sáng cực tím là những gì bạn có thể gọi là một loại bức xạ gây tranh cãi. Một mặt, tiếp xúc quá mức có thể dẫn đến cháy nắng, tăng nguy cơ ung thư da và gây tổn hại cho thị lực và hệ thống miễn dịch của một người. Mặt khác, nó cũng có một số lợi ích sức khỏe to lớn, bao gồm thúc đẩy giảm căng thẳng và kích thích cơ thể sản xuất tự nhiên vitamin D, seratonin và melanin.
Và theo một nghiên cứu mới từ một nhóm nghiên cứu từ Đại học Harvard và Trung tâm Vật lý thiên văn Harvard-Smithsonian (CfA), bức xạ cực tím thậm chí có thể đóng một vai trò quan trọng trong sự xuất hiện của sự sống ở đây trên Trái đất. Do đó, việc xác định lượng bức xạ UV được tạo ra bởi các loại sao khác có thể là một trong những chìa khóa để tìm ra bằng chứng về sự sống của bất kỳ hành tinh nào quay quanh chúng.
Nghiên cứu có tiêu đề Môi trường UV bề mặt trên các hành tinh Quỹ đạo Lùn lùn: Ý nghĩa của hóa học tiền sinh học và sự cần thiết phải theo dõi thử nghiệm, gần đây đã xuất hiện trong Tạp chí Vật lý thiên văn. Được dẫn dắt bởi Sukrit Ranjan, một nhà nghiên cứu sau tiến sĩ tại CfA, nhóm nghiên cứu đã tập trung vào các ngôi sao loại M (sao lùn đỏ) để xác định xem lớp sao này có tạo ra bức xạ UV đủ để khởi động các quá trình sinh học cần thiết cho sự sống xuất hiện hay không.
Các nghiên cứu gần đây đã chỉ ra rằng bức xạ UV có thể cần thiết cho sự hình thành axit ribonucleic (RNA), cần thiết cho tất cả các dạng của cuộc sống như chúng ta biết. Và với tốc độ phát hiện các hành tinh đá xung quanh các ngôi sao lùn đỏ muộn (được kiểm tra bao gồm Proxima b, LHS 1140b và bảy hành tinh của hệ thống TRAPPIST-1), có bao nhiêu sao lùn đỏ bức xạ tia cực tím phát ra có thể là trung tâm xác định môi trường sống ngoại hành tinh.
Như Tiến sĩ Ranjan đã giải thích trong thông cáo báo chí của CfA:
Càng giống như có một đống củi và mồi và muốn thắp lửa, nhưng không có trận đấu. Nghiên cứu của chúng tôi cho thấy rằng lượng tia UV phù hợp có thể là một trong những trận đấu có được sự sống như chúng ta biết để đốt cháy.
Vì lợi ích của nghiên cứu, nhóm nghiên cứu đã tạo ra các mô hình chuyển bức xạ của các ngôi sao lùn đỏ. Sau đó, họ tìm cách xác định xem môi trường tia cực tím trên các hành tinh tương tự Trái đất prebiotic quay quanh chúng có đủ để kích thích các quá trình quang dẫn sẽ dẫn đến sự hình thành RNA hay không. Từ đó, họ tính toán rằng các hành tinh quay quanh các ngôi sao lùn M sẽ có quyền truy cập vào bức xạ UV hoạt tính sinh học ít hơn 100 lần 1000 lần so với Trái đất trẻ.
Do đó, hóa học phụ thuộc vào tia UV để biến các nguyên tố hóa học và điều kiện prebiotic thành sinh vật có thể sẽ ngừng hoạt động. Thay phiên, nhóm nghiên cứu ước tính rằng ngay cả khi hóa học này có thể tiến hành dưới mức độ bức xạ UV giảm dần, nó sẽ hoạt động với tốc độ chậm hơn nhiều so với trên Trái đất hàng tỷ năm trước.
Như Robin Wordsworth - một giáo sư trợ lý tại Trường Khoa học Kỹ thuật và Ứng dụng Harvard và là đồng tác giả của nghiên cứu - giải thích, đây không hẳn là tin xấu đối với các câu hỏi về khả năng cư trú. Có thể đó là vấn đề tìm kiếm điểm ngọt ngào, anh ấy nói. Cần có đủ ánh sáng cực tím để kích hoạt sự hình thành của sự sống, nhưng không đến nỗi nó làm xói mòn và loại bỏ bầu khí quyển hành tinh.
Các nghiên cứu trước đây đã chỉ ra rằng ngay cả những sao lùn đỏ bình tĩnh cũng trải qua những đợt bùng phát mạnh mẽ định kỳ bắn phá các hành tinh của họ bằng năng lượng tia cực tím. Mặc dù điều này được coi là một thứ gì đó nguy hiểm, có thể tước đi các hành tinh quay quanh bầu khí quyển của chúng và chiếu xạ sự sống, nhưng có thể những ngọn lửa như vậy có thể bù đắp cho mức độ thấp hơn của tia cực tím do ngôi sao tạo ra.
Tin tức này cũng xuất hiện ngay sau một nghiên cứu chỉ ra rằng các hành tinh bên ngoài của hệ thống TRAPPIST-1 (bao gồm cả ba nằm trong vùng có thể ở được) vẫn có thể có nhiều nước trên bề mặt của chúng. Ở đây cũng vậy, chìa khóa là bức xạ UV, nơi nhóm chịu trách nhiệm nghiên cứu đã theo dõi các hành tinh TRAPPIST-1 để tìm dấu hiệu mất hydro từ khí quyển của chúng (một dấu hiệu của sự quang hóa).
Nghiên cứu này cũng kêu gọi một nghiên cứu gần đây do Giáo sư Avi Loeb, Chủ tịch khoa thiên văn học tại Đại học Harvard, Giám đốc Viện Lý thuyết và Tính toán, đồng thời là thành viên của CfA, đứng đầu. Với tiêu đề, khả năng tương đối của cuộc sống như là một chức năng của thời gian vũ trụ, Loeb và nhóm của ông đã kết luận rằng các ngôi sao lùn đỏ có khả năng sinh sôi cao nhất vì khối lượng thấp và tuổi thọ cực cao.
So với các ngôi sao có khối lượng lớn hơn có tuổi thọ ngắn hơn, các ngôi sao lùn đỏ có khả năng vẫn ở trong chuỗi chính của chúng trong khoảng thời gian từ sáu đến mười hai nghìn tỷ năm. Do đó, các ngôi sao lùn đỏ chắc chắn sẽ tồn tại đủ lâu để đáp ứng thậm chí tốc độ tiến hóa hữu cơ bị giảm tốc rất lớn. Về mặt này, nghiên cứu mới nhất này thậm chí có thể được coi là một giải pháp khả thi cho Nghịch lý Fermi - Tất cả những người ngoài hành tinh ở đâu? Họ vẫn đang phát triển!
Nhưng như Dimitar Sasselov - Giáo sư thiên văn học Phillips tại Harvard, Giám đốc Sáng kiến Sự sống và là đồng tác giả của bài báo - chỉ ra, vẫn còn nhiều câu hỏi chưa được trả lời:
Chúng tôi vẫn còn rất nhiều việc phải làm trong phòng thí nghiệm và các nơi khác để xác định các yếu tố, bao gồm cả tia cực tím, đóng vai trò như thế nào trong cuộc sống. Ngoài ra, chúng ta cần xác định xem sự sống có thể hình thành ở mức độ UV thấp hơn nhiều so với chúng ta trải nghiệm ở đây trên Trái đất hay không.
Như mọi khi, các nhà khoa học buộc phải làm việc với một khung tham chiếu hạn chế khi đánh giá khả năng cư trú của các hành tinh khác. Theo hiểu biết của chúng tôi, sự sống chỉ tồn tại trên hành tinh (tức là Trái đất), điều này ảnh hưởng tự nhiên đến sự hiểu biết của chúng ta về nơi và trong những điều kiện nào cuộc sống có thể phát triển mạnh. Và mặc dù nghiên cứu đang diễn ra, câu hỏi làm thế nào sự sống xuất hiện trên Trái đất vẫn còn là một điều bí ẩn.
Nếu sự sống nên được tìm thấy trên một hành tinh quay quanh một sao lùn đỏ, hoặc trong những môi trường khắc nghiệt mà chúng ta nghĩ là không thể ở được, nó sẽ gợi ý rằng sự sống có thể xuất hiện và tiến hóa trong những điều kiện rất khác với Trái đất. Trong những năm tới, các sứ mệnh thế hệ tiếp theo như Kính viễn vọng Không gian James Webb là Kính thiên văn Magellan khổng lồ dự kiến sẽ tiết lộ thêm về các ngôi sao xa xôi và hệ thống các hành tinh của chúng.
Phần thưởng của nghiên cứu này có thể bao gồm những hiểu biết mới về nơi cuộc sống có thể xuất hiện và các điều kiện mà nó có thể phát triển mạnh.
