Khi các thuyền viên của phi thuyền Enterprise kéo vào quỹ đạo quanh một hành tinh mới, một trong những điều đầu tiên họ làm là quét các dạng sống. Ở đây trong thế giới thực, các nhà nghiên cứu từ lâu đã cố gắng tìm ra cách phát hiện rõ ràng các dấu hiệu sự sống trên các ngoại hành tinh xa xôi.
Bây giờ họ đang tiến một bước gần hơn đến mục tiêu này, nhờ vào một kỹ thuật viễn thám mới dựa trên một sự châm biếm của hóa sinh làm cho ánh sáng xoắn ốc theo một hướng cụ thể và tạo ra tín hiệu khá khó nhầm lẫn. Phương pháp, được mô tả trong một bài báo gần đây được công bố trên tạp chí Astrobiology, có thể được sử dụng trên các đài quan sát trên không gian và giúp các nhà khoa học tìm hiểu xem vũ trụ có chứa những sinh vật sống như chúng ta hay không.
Trong những năm gần đây, phát hiện sự sống từ xa đã trở thành một chủ đề được nhiều người quan tâm khi các nhà thiên văn học bắt đầu thu ánh sáng từ các hành tinh quay quanh các ngôi sao khác, có thể được phân tích để xác định loại hóa chất mà thế giới này chứa. Các nhà nghiên cứu muốn tìm ra một số chỉ số có thể cho họ biết chắc chắn liệu họ có đang nhìn vào một sinh quyển sống hay không.
Ví dụ, sự hiện diện của oxy quá mức trong bầu khí quyển của ngoại hành tinh có thể là một gợi ý tốt cho thấy có gì đó đang thở trên bề mặt của nó. Nhưng có rất nhiều cách mà các quá trình không sinh tồn có thể tạo ra các phân tử oxy và lừa các nhà quan sát từ xa tin rằng một thế giới đang tràn đầy sự sống.
Do đó, một số nhà nghiên cứu đã đề nghị tìm kiếm chuỗi các phân tử hữu cơ. Các hóa chất sống này có hai cách sắp xếp - phiên bản thuận tay phải và phiên bản tay trái giống như hình ảnh lật gương của nhau. Trong tự nhiên, thiên nhiên tạo ra một lượng bằng nhau các phân tử thuận tay phải và tay trái này.
"Sinh học phá vỡ tính đối xứng này", Frans Snik, nhà thiên văn học tại Đại học Leiden ở Hà Lan và đồng tác giả của bài báo mới, nói với Live Science. "Đây là sự khác biệt giữa hóa học và sinh học."
Trên trái đất, các sinh vật sống chọn một "bàn tay" phân tử và gắn bó với nó. Các axit amin tạo nên protein trong cơ thể bạn đều là phiên bản thuận tay trái của các phân tử tương ứng.
Khi ánh sáng tương tác với các chuỗi dài của các sắp xếp tay khác nhau này, nó sẽ bị phân cực tròn, nghĩa là sóng điện từ của nó sẽ truyền theo hình xoắn ốc theo chiều kim đồng hồ hoặc ngược chiều kim đồng hồ. Các phân tử vô cơ nói chung sẽ không truyền tính chất này cho các tia sáng.
Trong công trình trước đây được công bố trên Tạp chí Quang phổ định lượng và Chuyển bức xạ, Snik và các đồng nghiệp đã nhìn vào lá thường xuân mới hái trong phòng thí nghiệm của họ và xem diệp lục tố (một sắc tố màu xanh lá cây) tạo ra ánh sáng phân cực tròn. Khi những chiếc lá bị phân rã, tín hiệu phân cực tròn càng ngày càng yếu đi, cho đến khi nó biến mất hoàn toàn.
Bước tiếp theo là thử nghiệm kỹ thuật trong lĩnh vực này, và vì vậy các nhà nghiên cứu đã lấy một dụng cụ phát hiện sự phân cực như vậy lên nóc tòa nhà của họ tại Đại học Free Amsterdam và nhắm nó vào một sân thể thao gần đó. Họ đã bối rối khi không thấy ánh sáng phân cực tròn, Snik nói, cho đến khi họ nhận ra rằng đây là một trong số ít sân thể thao ở Hà Lan sử dụng cỏ nhân tạo. Khi các nhà nghiên cứu nhằm phát hiện của họ tại một khu rừng cách đó vài dặm, tín hiệu phân cực tròn băng vào to và rõ ràng.
Câu hỏi đáng giá triệu đô la là liệu các sinh vật ở một thế giới khác có biểu hiện sự thiên vị tương tự đối với các phân tử một tay hay không, Snik nói. Ông tin rằng đây là một vụ cá cược khá tốt, vì các hóa chất dựa trên carbon phù hợp nhất với nhau khi tất cả đều có chung một bàn tay.
Nhóm của ông hiện đang thiết kế một thiết bị có thể bay tới Trạm vũ trụ quốc tế và lập bản đồ tín hiệu phân cực tròn của Trái đất để hiểu rõ hơn về cách một chữ ký tương tự có thể nhìn dưới ánh sáng của một hành tinh xa xôi.
Đó sẽ là một thách thức cực kỳ nhưng đáng giá, Edward Schwieterman, nhà thiên văn học và nhà sinh vật học tại Đại học California, Riverside, người không tham gia vào công việc, nói với Live Science. Chụp ánh sáng của ngoại hành tinh có nghĩa là chặn ánh sáng khỏi ngôi sao mẹ của nó, thường sáng hơn khoảng 10 tỷ lần, ông nói thêm. Nếu thế giới còn sống, chỉ một phần nhỏ ánh sáng của nó sẽ chứa tín hiệu phân cực tròn.
"Tín hiệu nhỏ, nhưng mức độ mơ hồ cũng nhỏ", Schwieterman nói, làm cho phương pháp trở nên hữu ích mặc dù khó khăn.
Các kính viễn vọng dựa trên không gian khổng lồ trong tương lai, chẳng hạn như đài quan sát hồng ngoại quang học UV (LUVOIR) lớn, có thể trêu chọc chữ ký mờ nhạt này. LUVOIR vẫn chỉ là một khái niệm, nhưng sẽ có đường kính gương rộng hơn sáu lần so với kính viễn vọng trong Kính viễn vọng Không gian Hubble và có thể bay vào giữa những năm 2030, các quan chức ước tính.
Snik nghĩ rằng kỹ thuật phân cực tròn cũng có thể được mang đến gần nhà hơn, trên một thiết bị bay đến các mặt trăng có thể ở được trong hệ mặt trời bên ngoài như Europa hoặc Enceladus. Bằng cách nhắm máy dò như vậy vào những thế giới băng giá này, các nhà khoa học có thể thấy tín hiệu của các sinh vật sống.
"Có lẽ phát hiện đầu tiên của chúng ta về sự sống ngoài trái đất sẽ ở sân sau của chúng tôi," Snik nói.
Lưu ý của biên tập viên: Câu chuyện này đã được sửa chữa để lưu ý rằng nhóm nghiên cứu của Snik đã thực hiện các thí nghiệm thực địa của họ tại Đại học Tự do Amsterdam, chứ không phải Đại học Leiden. Nó cũng được cập nhật để bao gồm một liên kết đến phiên bản xuất bản cuối cùng của nghiên cứu của Snik trên Tạp chí Quang phổ định lượng và Chuyển bức xạ.
