Mỗi ngày, một ngôi sao đỏ mờ nhạt sưởi ấm thế giới đại dương này cùng vô số sinh vật phù du đói khát sinh sống trong đó. Hàng tỷ sinh vật giống như phù du lại trồi lên mặt nước, kết nối với nhau thành một lục địa sống động, trôi nổi rộng lớn hơn cả nước Úc, phun ra một loại khí nồng nặc khi chúng hấp thụ ánh sáng mặt trời và biến chúng thành thức ăn.
Khí lưu huỳnh bốc hơi từ đám khí lạ, lấp đầy không khí đến mức một kính viễn vọng đơn độc lơ lửng cách xa hơn một triệu tỷ km cũng có thể cảm nhận được nó, dù chỉ trong vài giờ mỗi tháng, khi hành tinh đầy nước này lướt qua trước ngôi sao nhỏ màu đỏ của nó. Trong vài giờ đó, loài tảo lạ của hành tinh nồng nặc mùi này sẽ tự giới thiệu mình với Trái Đất.
Nghe có vẻ giống khoa học viễn tưởng... nhưng có phải vậy không?
Trong hai năm qua, câu hỏi này đã là chủ đề tranh luận sôi nổi giữa các nhà khoa học săn tìm người ngoài hành tinh, với trọng tâm là Kính viễn vọng Không gian James Webb (JWST). Hành tinh K2-18b, nằm cách Trái Đất khoảng 120 năm ánh sáng, đã được chụp lại trong tầm ngắm của kính viễn vọng mạnh mẽ này. Không còn nghi ngờ gì nữa, bản thân hành tinh này là có thật. Tuy nhiên, điều kiện bề mặt của nó, cũng như khả năng tồn tại sự sống, vẫn còn gây tranh cãi.
Một nhóm các nhà nghiên cứu đã nghiên cứu K2-18b bằng JWST trong vài năm qua tuyên bố đã phát hiện dấu hiệu của dimethyl sulfide (DMS). Hợp chất này, có mùi giống bắp cải, được nhiều người trên Trái Đất coi là "mùi của biển" và chỉ được biết là do thực vật phù du sống và thở tạo ra. Nhóm nghiên cứu lần đầu tiên báo cáo dấu hiệu của DMS trong khí quyển của K2-18b vào năm 2023, và đã tiếp tục công bố một số bài báo kể từ đó.
Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu bên ngoài vẫn còn hoài nghi về phát hiện DMS. Họ cảnh báo rằng phát hiện của nhóm nghiên cứu dựa trên mô hình dữ liệu đáng ngờ và chưa đạt đến ngưỡng cần thiết để đánh giá một khám phá khoa học mới. Chỉ có những quan sát sâu hơn về hành tinh này mới thực sự có thể giải đáp câu hỏi này.
Nhưng điều không thể nghi ngờ là tầm nhìn hồng ngoại cực mạnh của JWST đang mang đến cho con người cơ hội tốt nhất từ trước đến nay để tìm kiếm sự sống ngoài Trái Đất.
Eddie Schwieterman, phó giáo sư ngành sinh học vũ trụ tại Đại học California, Riverside, người nghiên cứu khả năng sinh sống của các ngoại hành tinh bằng JWST, cho biết: "Nhờ có JWST, chúng ta đã học được nhiều hơn chỉ trong vài năm gần đây so với những gì chúng ta đã học được trong những thập kỷ trước về thành phần của bầu khí quyển bên ngoài hệ mặt trời".
JWST đã đưa bầu khí quyển của người ngoài hành tinh vào tầm ngắm
Trong quá trình tìm kiếm sự sống ngoài hành tinh, có một giáo điều rằng nơi nào có bầu khí quyển, thì cũng có thể có nước trên bề mặt hành tinh và nơi nào có nước chảy, thì có thể có sự sống. Lần đầu tiên, JWST đã đưa những bầu khí quyển của người ngoài hành tinh đó vào tầm ngắm.
"Chúng ta đang ở một thời điểm thực sự quan trọng trong hành trình tìm kiếm sự sống, bởi giờ đây chúng ta có đủ năng lực công nghệ để thực hiện điều đó", Victoria Meadows, giáo sư thiên văn học tại Đại học Washington và giám đốc chương trình sau đại học về sinh học vũ trụ, cho biết. "Trước khi có JWST, chúng ta thực sự không có khả năng làm được điều này".
Trong cuộc săn tìm các hành tinh có thể sinh sống được, những hành tinh quay quanh "vùng Goldilocks" của ngôi sao chủ, nơi nước lỏng có thể chảy trên bề mặt, JWST là một ví dụ điển hình.
Không giống như Hubble và các kính viễn vọng quang học khác, JWST không thể chụp ảnh trực tiếp bề mặt của các hành tinh xa xôi. Nó cũng không thể phát hiện sóng vô tuyến và các " kỹ thuật số " tiềm năng khác phát ra từ bất kỳ nền văn minh ngoài hành tinh tiên tiến nào có thể tồn tại.
Các dấu hiệu của sự sống mà JWST tìm kiếm mang tính nguyên sơ hơn nhiều. Chúng không phải là những bức ảnh mờ nhạt về dấu vết của người ngoài hành tinh hay tín hiệu vô tuyến bí ẩn, mà là những dấu hiệu của các phân tử vô hình đang lăn lộn trong không gian, rất xa bề mặt của một hành tinh.
"Bước đầu tiên để tìm kiếm sự sống là tìm ra bầu khí quyển", Sebastian Zieba, nhà nghiên cứu sau tiến sĩ tại Trung tâm Vật lý thiên văn Harvard và Smithsonian, cho biết. "Để có nước lỏng trên bề mặt, cần phải có bầu khí quyển."
So với kính viễn vọng tiền nhiệm — Kính viễn vọng Không gian Spitzer hồng ngoại của NASA (được phóng vào năm 2003 và ngừng hoạt động vào năm 2020) — JWST tốt hơn về mọi mặt. Nó có thể nhìn xa hơn trong không gian và phát hiện dải bước sóng hồng ngoại rộng hơn bất kỳ kính viễn vọng nào trước đây. Phát xạ hồng ngoại rất quan trọng đối với việc săn tìm sự sống, bởi vì những bước sóng này mã hóa thông tin tốt nhất về các loại phân tử hấp thụ hoặc phát xạ ánh sáng sao trong bầu khí quyển của một hành tinh.
Để JWST phát hiện dấu hiệu của bầu khí quyển của một ngoại hành tinh, các nhà khoa học phải chờ một sự kiện quá cảnh - thời điểm một hành tinh lướt qua trước ngôi sao chủ của nó, buộc ánh sáng của ngôi sao đó phải chiếu xuyên qua bầu khí quyển của hành tinh khi nhìn từ góc nhìn của chúng ta trên Trái Đất. Ví dụ, trong trường hợp của K2-18b, điều này xảy ra cứ sau 33 ngày.
"Hành tinh này đi qua phía trước ngôi sao, và nó chiếu sáng bầu khí quyển", Meadows nói. "Nó giống như một vầng hào quang nhỏ bao quanh hành tinh."
Tuy nhiên, việc chứng minh những điều kiện này tồn tại trên một hành tinh cách xa hàng nghìn tỷ km là điều khó khăn.
