Trong nỗ lực tìm kiếm bằng chứng về sự sống ngoài Hệ mặt trời của chúng ta, các nhà khoa học buộc phải thực hiện phương pháp được gọi là phương pháp trái cây treo thấp. Về cơ bản, điều này đi xuống để xác định xem các hành tinh có thể có khả năng có thể sống được hay không dựa trên việc liệu chúng có đủ ấm để có nước lỏng trên bề mặt và bầu khí quyển dày đặc có đủ oxy hay không.
Đây là hậu quả của thực tế là các phương pháp hiện có để kiểm tra các hành tinh xa xôi phần lớn là gián tiếp và Trái đất chỉ là một hành tinh mà chúng ta biết có khả năng hỗ trợ sự sống. Nhưng điều gì sẽ xảy ra nếu các hành tinh có nhiều oxy không được đảm bảo để tạo ra sự sống? Theo một nghiên cứu mới của nhóm nghiên cứu từ Đại học Johns Hopkins, đây rất có thể là trường hợp.
Những phát hiện đã được công bố trong một nghiên cứu có tiêu đề Hóa khí pha khí của khí quyển Exoplanet mát mẻ: Cái nhìn sâu sắc từ phòng thí nghiệm mô phỏng, được công bố gần đây trên tạp chí khoa học Trái đất và không gian ACS Hóa học. Vì lợi ích của nghiên cứu, nhóm nghiên cứu đã mô phỏng bầu khí quyển của các hành tinh ngoài mặt trời trong môi trường phòng thí nghiệm để chứng minh rằng oxy không nhất thiết là dấu hiệu của sự sống.
Trên trái đất, khí oxy chiếm khoảng 21% bầu khí quyển và nổi lên là kết quả của quá trình quang hợp, mà đỉnh điểm là sự kiện Oxy lớn (khoảng 2,45 tỷ năm trước). Sự kiện này đã thay đổi mạnh mẽ thành phần của bầu khí quyển Trái đất, đi từ một thành phần gồm nitơ, carbon dioxide và khí trơ sang hỗn hợp nitơ-oxy mà chúng ta biết ngày nay.
Do tầm quan trọng của nó đối với sự gia tăng của các dạng sống phức tạp trên Trái đất, khí oxy được coi là một trong những sinh trắc học quan trọng nhất khi tìm kiếm các dấu hiệu có thể có của sự sống ngoài Trái đất. Rốt cuộc, khí oxy là kết quả của các sinh vật quang hợp (như vi khuẩn và thực vật) và được tiêu thụ bởi các động vật phức tạp như côn trùng và động vật có vú.
Nhưng khi nói đến nó, có rất nhiều nhà khoa học không biết về cách các nguồn năng lượng khác nhau bắt đầu các phản ứng hóa học và làm thế nào những phản ứng đó có thể tạo ra sinh học như oxy. Trong khi các nhà nghiên cứu đã chạy các mô hình quang hóa trên máy tính để dự đoán bầu khí quyển ngoại hành tinh nào có thể tạo ra, thì các mô phỏng thực trong môi trường phòng thí nghiệm đã bị thiếu.
Nhóm nghiên cứu đã tiến hành mô phỏng bằng cách sử dụng buồng HAZE (PHAZER) được thiết kế đặc biệt trong phòng thí nghiệm của Sarah Hörst, trợ lý giáo sư về Trái đất và khoa học hành tinh tại JHU và là một trong những tác giả chính của bài báo. Các nhà nghiên cứu bắt đầu bằng cách tạo ra chín hỗn hợp khí khác nhau để mô phỏng bầu khí quyển ngoại hành tinh.
Những hỗn hợp này phù hợp với dự đoán được đưa ra về hai loại ngoại hành tinh phổ biến nhất trong thiên hà của chúng ta - Siêu Trái đất và Sao Hải Vương nhỏ. Phù hợp với những dự đoán này, mỗi hỗn hợp bao gồm carbon dioxide, nước, amoniac và metan, sau đó được nung nóng đến nhiệt độ từ 27 đến 370 ° C (80 đến 700 ° F).
Sau đó, nhóm nghiên cứu đã tiêm từng hỗn hợp vào buồng PHAZER và tiếp xúc với một trong hai dạng năng lượng được biết là kích hoạt các phản ứng hóa học trong khí quyển - plasma từ một dòng điện và tia cực tím xen kẽ. Trong khi trước đây các hoạt động điện mô phỏng như sét hay các hạt năng lượng, ánh sáng UV mô phỏng ánh sáng từ Mặt trời - động lực chính của các phản ứng hóa học trong Hệ Mặt trời.
Sau khi thực hiện thí nghiệm liên tục trong ba ngày, tương ứng với thời gian khí trong khí quyển sẽ tiếp xúc với nguồn năng lượng trong không gian, các nhà nghiên cứu đã đo và xác định các phân tử thu được bằng máy quang phổ khối. Những gì họ tìm thấy là trong nhiều kịch bản, oxy và các phân tử hữu cơ đã được tạo ra. Chúng bao gồm formaldehyd và hydro xyanua, có thể dẫn đến việc sản xuất axit amin và đường.
Nói tóm lại, nhóm nghiên cứu đã có thể chứng minh rằng khí oxy và các nguyên liệu thô mà sự sống có thể xuất hiện đều có thể được tạo ra thông qua các phản ứng hóa học đơn giản. Như Chao He, tác giả chính của nghiên cứu, đã giải thích:
Người ta thường đề xuất rằng oxy và chất hữu cơ hiện diện cùng nhau chỉ ra sự sống, nhưng chúng tôi đã tạo ra chúng một cách đột ngột trong nhiều mô phỏng. Điều này cho thấy rằng ngay cả sự có mặt của các sinh trắc học thường được chấp nhận cũng có thể là dương tính giả đối với sự sống.
Nghiên cứu này có thể có ý nghĩa quan trọng khi tìm kiếm sự sống ngoài Hệ Mặt trời của chúng ta. Trong tương lai, các kính viễn vọng thế hệ tiếp theo sẽ cho chúng ta khả năng chụp ảnh ngoại hành tinh trực tiếp và thu được quang phổ từ bầu khí quyển của chúng. Khi điều đó xảy ra, sự hiện diện của oxy có thể cần được xem xét lại như một dấu hiệu tiềm năng cho khả năng sinh sống. May mắn thay, vẫn còn rất nhiều sinh trắc học tiềm năng để tìm kiếm!
