Tín dụng hình ảnh: NASA
Chúng tôi cam chịu. Một ngày nào đó Trái đất sẽ là một chất kết dính bị đốt cháy quay quanh một ngôi sao đỏ sưng.
Đây là số phận cuối cùng của bất kỳ hành tinh nào sống gần một ngôi sao theo trình tự chính như mặt trời của chúng ta. Các ngôi sao trình tự chính chạy bằng hydro và khi hết nhiên liệu này, chúng chuyển sang helium và trở thành một người khổng lồ đỏ. Trong khi sự chuyển đổi mặt trời thành một người khổng lồ đỏ là tin buồn cho Trái đất, thì các hành tinh băng giá ở những khu vực xa xôi nhất trong hệ mặt trời của chúng ta sẽ lần đầu tiên đắm mình trong sự ấm áp của mặt trời.
Mặt trời đã dần dần phát triển sáng hơn và nóng hơn trong suốt cuộc đời của nó. Khi mặt trời trở thành một người khổng lồ đỏ trong khoảng 4 tỷ năm, mặt trời màu vàng quen thuộc của chúng ta sẽ chuyển sang màu đỏ rực rỡ, vì nó chủ yếu phát ra năng lượng tần số thấp hơn của tia hồng ngoại và ánh sáng đỏ nhìn thấy được. Nó sẽ phát triển sáng hơn hàng nghìn lần nhưng vẫn có nhiệt độ bề mặt lạnh hơn, và bầu khí quyển của nó sẽ mở rộng, từ từ nhấn chìm Sao Thủy, Sao Kim và thậm chí có thể là Trái Đất.
Trong khi bầu khí quyển Sun Sun được dự đoán sẽ đạt tới quỹ đạo Trái đất 1 AU, những người khổng lồ đỏ có xu hướng mất rất nhiều khối lượng và làn sóng khí thải này có thể đẩy Trái đất ra khỏi phạm vi. Nhưng cho dù Trái đất được tiêu thụ hay chỉ đơn thuần được hát, tất cả sự sống trên Trái đất sẽ trôi vào quên lãng.
Tuy nhiên, các điều kiện làm cho sự sống có thể xuất hiện ở những nơi khác trong hệ mặt trời, theo một bài báo được công bố trên tạp chí Astrobiology của S. Alan Stern, Giám đốc Viện nghiên cứu không gian Tây Nam của Viện nghiên cứu vũ trụ ở Boulder, Colorado. Ông nói rằng các hành tinh nằm ở vị trí 10 đến 50 AU sẽ nằm trong khu vực sinh sống của người khổng lồ mặt trời đỏ. Vùng có thể ở được của một hệ mặt trời là vùng mà nước có thể ở trạng thái lỏng.
Vùng có thể ở được sẽ chuyển dần qua vùng 10 đến 50 AU khi mặt trời phát triển rực rỡ và sáng hơn, phát triển qua giai đoạn khổng lồ đỏ của nó. Sao Thổ, Sao Thiên Vương, Sao Hải Vương và Sao Diêm Vương đều nằm trong vòng 10 đến 50 AU, cũng như các mặt trăng băng giá của chúng và các Vật thể Vành đai Kuiper. Nhưng không phải tất cả các thế giới này sẽ có cơ hội như nhau trong cuộc sống.
Triển vọng về khả năng cư trú trên các hành tinh khí Saturn, Sao Hải Vương và Sao Thiên Vương có thể không bị ảnh hưởng nhiều bởi quá trình chuyển đổi khổng lồ đỏ. Các nhà thiên văn học đã phát hiện ra các hành tinh khí quay quanh rất gần ngôi sao mẹ của chúng trong các hệ mặt trời khác, và những sao Mộc nóng bỏng này dường như giữ khí quyển khí quyển của chúng bất chấp sự gần gũi của chúng với bức xạ cực mạnh. Cuộc sống như chúng ta biết nó không có khả năng xuất hiện trên các hành tinh khí.
Stern nghĩ rằng mặt trăng sao Hải Vương Triton, Sao Diêm Vương và mặt trăng Charon của nó và các Vật thể Vành đai Kuiper sẽ có cơ hội tốt nhất cho sự sống. Những cơ thể này rất giàu hóa chất hữu cơ, và sức nóng của mặt trời khổng lồ đỏ sẽ làm tan chảy bề mặt băng giá của chúng thành đại dương.
St Khi mặt trời là một người khổng lồ đỏ, thế giới băng trong hệ mặt trời của chúng ta sẽ tan chảy và trở thành ốc đảo đại dương trong hàng chục đến vài trăm triệu năm, Stern nói. Hệ thống năng lượng mặt trời của chúng ta sau đó sẽ chứa chấp không chỉ một thế giới với các đại dương bề mặt, như hiện tại, mà là hàng trăm, đối với tất cả các mặt trăng băng giá của các hành tinh khổng lồ và các hành tinh lùn băng giá của Vành đai Kuiper cũng sẽ mang các đại dương. Bởi vì nhiệt độ trên Sao Diêm Vương sẽ không khác lắm so với nhiệt độ của Miami Beach, tôi thích gọi những thế giới này là Plutos ấm áp, tương tự như rất nhiều sao Mộc nóng được tìm thấy quay quanh các ngôi sao giống như mặt trời trong những năm gần đây.
Tuy nhiên, ảnh hưởng của mặt trời không phải là toàn bộ câu chuyện - đặc điểm của một cơ thể hành tinh đi một chặng đường dài hướng tới việc xác định khả năng sinh sống. Những đặc điểm như vậy bao gồm một hoạt động bên trong hành tinh, hành tinh phản xạ, hoặc albedo, của hành tinh, và độ dày và thành phần của khí quyển. Ngay cả khi một hành tinh có tất cả các yếu tố ủng hộ khả năng cư trú, cuộc sống sẽ không nhất thiết phải xuất hiện.
Don Brownlee, một nhà thiên văn học của Đại học Washington ở Seattle và là đồng tác giả của cuốn sách, The Life and Death of Planet Earth. Brownlee nói rằng nếu nội thất ẩm ướt ấm áp và các vật liệu hữu cơ là tất cả những gì cần thiết, thì Pluto, Triton và Kuiper Belt Object có thể chứa đựng sự sống.
Tuy nhiên, như một lời cảnh báo, nội thất của các tiểu hành tinh tạo ra các thiên thạch chondrite carbonat là ấm áp và ẩm ướt trong hàng triệu năm trong lịch sử đầu tiên của hệ mặt trời, ông Brownlee nói. Những vật thể này cực kỳ giàu cả nước và vật liệu hữu cơ, tuy nhiên không có bằng chứng thuyết phục nào cho thấy bất kỳ thiên thạch thiên thạch nào từng có sinh vật sống trong đó.
Một quỹ đạo cơ thể hành tinh cũng sẽ ảnh hưởng đến cơ hội sống của nó. Sao Diêm Vương chẳng hạn, có một quỹ đạo đẹp, đều đặn như Trái đất. Quỹ đạo của Sao Diêm Vương tương đối lập dị, khác nhau về khoảng cách so với mặt trời. Từ tháng 1 năm 1979 đến tháng 2 năm 1999, Sao Diêm Vương gần mặt trời hơn Sao Hải Vương và trong một trăm năm, nó sẽ gần gấp đôi so với Sao Hải Vương. Loại quỹ đạo này sẽ khiến Sao Diêm Vương trải qua quá trình đốt nóng cực độ xen kẽ với làm mát cực độ.
Quỹ đạo Triton sườn cũng vậy, rất đặc biệt. Triton là mặt trăng lớn duy nhất quay quanh quỹ đạo ngược, hoặc ngược dòng. Triton có thể có quỹ đạo bất thường này bởi vì nó được hình thành dưới dạng Vật thể Vành đai Kuiper và sau đó bị lực hấp dẫn của Hải vương tinh bắt giữ. Nó là một liên minh không ổn định, vì quỹ đạo ngược tạo ra các tương tác thủy triều với Sao Hải Vương. Các nhà khoa học dự đoán rằng một ngày nào đó Triton sẽ đâm vào Sao Hải Vương, hoặc vỡ thành những mảnh nhỏ và tạo thành một vòng tròn trên khắp hành tinh.
Stern Thời gian cho sự suy giảm thủy triều của quỹ đạo Triton là không chắc chắn, vì vậy nó có thể ở xung quanh, hoặc nó có thể đã bị sụp đổ bởi thời gian mặt trời chuyển sang khổng lồ đỏ, Stern nói. Nếu có Triton ở xung quanh, nó sẽ có thể trông giống như thế giới đại dương giàu hữu cơ giống như Sao Diêm Vương.
Mặt trời sẽ cháy như một người khổng lồ đỏ trong khoảng 250 triệu năm, nhưng liệu có đủ thời gian để sự sống có được chỗ đứng? Trong phần lớn thời gian tồn tại của người khổng lồ đỏ, mặt trời sẽ chỉ sáng hơn 30 lần so với trạng thái hiện tại. Đến cuối giai đoạn khổng lồ đỏ, mặt trời sẽ phát sáng hơn 1.000 lần và đôi khi giải phóng các xung năng lượng đạt tới 6.000 lần độ sáng hiện tại. Nhưng thời kỳ sáng chói dữ dội này sẽ kéo dài trong vài triệu năm, hoặc nhiều nhất là hàng chục triệu năm.
Sự ngắn gọn của các pha sáng màu đỏ khổng lồ đỏ gợi ý cho Brownlee rằng Sao Diêm Vương không có nhiều hứa hẹn cho cuộc sống. Do quỹ đạo trung bình của Sao Diêm Vương là 40 AU, mặt trời sẽ phải sáng hơn 1.600 lần để Sao Diêm Vương có được bức xạ mặt trời giống như chúng ta hiện có trên Trái đất.
Mặt trời sẽ đạt đến độ sáng này, nhưng chỉ trong một khoảng thời gian rất ngắn - chỉ một triệu năm hoặc lâu hơn, anh nói Brownlee. Bề mặt và bầu không khí của Sao Diêm Vương sẽ được cải thiện theo quan điểm của chúng tôi, nhưng nó đã giành được một vị trí đẹp cho bất kỳ khoảng thời gian đáng kể nào của thời gian.
Sau giai đoạn khổng lồ đỏ, mặt trời sẽ trở nên mờ hơn, và sẽ co lại với kích thước của Trái đất, trở thành một sao lùn trắng. Các hành tinh xa xôi chìm trong ánh sáng của người khổng lồ đỏ sẽ trở thành thế giới băng giá một lần nữa.
Vì vậy, nếu cuộc sống xuất hiện trong một hệ thống khổng lồ đỏ, nó sẽ cần một sự khởi đầu nhanh chóng. Sự sống trên Trái đất được cho là bắt nguồn từ 3,8 tỷ năm trước, khoảng 800 triệu năm sau khi hành tinh của chúng ta được sinh ra. Nhưng đó có lẽ là do các hành tinh trong hệ mặt trời bên trong đã trải qua 800 triệu năm bắn phá thiên thạch nặng. Ngay cả khi sự sống đã bắt đầu ngay lập tức, cơn mưa đầu tiên của các tiểu hành tinh sẽ quét sạch Trái đất khỏi cuộc sống đó.
Brownlee nói rằng một kỷ nguyên bắn phá mới có thể bắt đầu cho các hành tinh bên ngoài, bởi vì mặt trời khổng lồ đỏ có thể làm xáo trộn số lượng lớn sao chổi trong Vành đai Kuiper.
Sau khi mặt trời khổng lồ màu đỏ sáng hơn 1.000 lần, nó mất gần một nửa khối lượng của nó vào không gian, Brown nói. Điều này làm cho các cơ quan quỹ đạo di chuyển ra ngoài. Mất khí và các tác động khác có thể làm mất ổn định Vành đai Kuiper và tạo ra một giai đoạn bắn phá thú vị khác.
Nhưng Stern nói rằng các hành tinh có thể ở được bởi một mặt trời khổng lồ màu đỏ đã giành được ném bom thường xuyên như Trái đất thời kỳ đầu, bởi vì vành đai tiểu hành tinh cổ đại có nhiều vật chất hơn Vành đai Kuiper ngày nay.
Ngoài ra, các hành tinh bên ngoài đã giành được trải nghiệm mức độ tia cực tím (UV) tương tự mà Trái đất phải chịu đựng, vì những người khổng lồ đỏ có bức xạ UV rất thấp. Tia cực tím cường độ cao hơn của một ngôi sao chuỗi chính có thể gây tổn hại cho các protein và chuỗi RNA tinh vi cần thiết cho nguồn gốc cuộc sống. Sự sống trên Trái đất chỉ có thể bắt nguồn từ dưới nước, ở độ sâu được bảo vệ khỏi cường độ ánh sáng này. Sự sống trên Trái đất vì thế gắn bó chặt chẽ với nước lỏng. Nhưng ai biết loại sự sống nào có thể bắt nguồn từ các hành tinh không có nhu cầu che chắn tia cực tím?
Stern nghĩ rằng chúng ta nên tìm kiếm bằng chứng về sự sống trên các thế giới giống như Sao Diêm Vương quay quanh những người khổng lồ đỏ ngày nay. Hiện tại chúng ta biết 100 triệu ngôi sao kiểu mặt trời trong thiên hà Milky Way đốt cháy như những người khổng lồ đỏ và Stern nói rằng tất cả các hệ thống này có thể có các hành tinh có thể ở được trong vòng 10 đến 50 AU. Đây sẽ là một thử nghiệm tốt về thời gian cần thiết để tạo ra sự sống trên những thế giới ấm áp, giàu nước, anh nói.
Ý tưởng về những cơ thể xa xôi giàu hữu cơ bị nướng bởi một ngôi sao khổng lồ đỏ là một điều thú vị và có thể cung cấp rất thú vị nếu môi trường sống ngắn ngủi trong cuộc sống, Brown nói thêm. Nhưng tôi rất vui vì mặt trời của chúng ta còn rất nhiều thời gian.
Cái gì tiếp theo
Trong khi phần lớn những gì chúng ta biết về hệ mặt trời bên ngoài dựa trên các phép đo ở xa được thực hiện từ kính viễn vọng trên Trái đất, vào ngày 2 tháng 1 năm 2004, các nhà khoa học đã nhìn thấy cận cảnh Vật thể Vành đai Kuiper. Tàu vũ trụ Stardust đã vượt qua 136 km của sao chổi Wild2, một quả cầu tuyết khổng lồ đã dành phần lớn vòng đời 4,6 tỷ năm của nó trong Vành đai Kuiper. Wild2 hiện quay quanh quỹ đạo chủ yếu bên trong quỹ đạo của Sao Mộc. Brownlee, người điều tra nguyên tắc cho nhiệm vụ Stardust, nói rằng những hình ảnh Stardust cho thấy các chi tiết bề mặt tuyệt vời của một cơ thể được định hình bởi cả lịch sử cổ xưa và gần đây. Hình ảnh Stardust cho thấy các tia khí và bụi bắn ra sao chổi, khi Wild2 nhanh chóng tan rã trong sức nóng mặt trời mạnh mẽ của hệ mặt trời bên trong.
Để tìm hiểu thêm về hệ mặt trời bên ngoài, chúng ta sẽ cần phải gửi một tàu vũ trụ ra đó để điều tra. Năm 2001, NASA đã chọn sứ mệnh Chân trời mới cho mục đích như vậy.
Stern, người điều tra chính cho nhiệm vụ New Horizons, báo cáo rằng việc lắp ráp tàu vũ trụ dự kiến sẽ bắt đầu vào mùa hè này. Tàu vũ trụ dự kiến ra mắt vào tháng 1 năm 2006 và đến Sao Diêm Vương vào mùa hè năm 2015.
Nhiệm vụ New Horizons sẽ cho phép các nhà khoa học nghiên cứu địa chất của Sao Diêm Vương và Charon, lập bản đồ bề mặt của chúng và lấy nhiệt độ của chúng. Không khí sao Diêm Vương cũng sẽ được nghiên cứu chi tiết. Ngoài ra, tàu vũ trụ sẽ ghé thăm các cơ quan băng giá trong Vành đai Kuiper để thực hiện các phép đo tương tự.
Nguồn gốc: Tạp chí Astrobiology
