Một nhóm quốc tế do các nhà nghiên cứu tại Đại học Cornell dẫn đầu đã phân tích dữ liệu từ kính viễn vọng không gian Gaia và kho lưu trữ của NASA để biên soạn danh sách hứa hẹn nhất về các ứng cử viên hành tinh có người ở. Nghiên cứu đã xác định được 45 ngoại hành tinh đá nằm trong vùng có thể ở được – khu vực mà nước ở dạng lỏng có thể tồn tại trên bề mặt. Kết quả đã được công bố trên tạp chí Thông báo hàng tháng của Hiệp hội Thiên văn Hoàng gia và thiết lập các ưu tiên cho các sứ mệnh tìm kiếm sự sống ngoài Trái đất trong tương lai.
Việc lựa chọn này thể hiện sự sàng lọc quan trọng trong số 6.000 ngoại hành tinh được phát hiện cho đến nay. Các nhà khoa học đã sử dụng các tiêu chí khắt khe dựa trên dữ liệu về nhiệt độ, thành phần và khoảng cách từ ngôi sao chủ để xác định những thế giới có nhiều khả năng hỗ trợ sự sống nhất mà chúng ta biết.
Phương pháp nghiên cứu và lựa chọn ứng viên
Lisa Kaltenegger, điều phối viên nghiên cứu, giải thích rằng công việc này hoạt động như một bản đồ ưu tiên. Ông nói: “Bài báo này tiết lộ sứ mệnh thám hiểm trong tương lai sẽ đi đến đâu để tìm kiếm sự sống, nếu nó được xây dựng”. Tiêu chí cơ bản là vùng có thể ở được, khoảng cách mà nước vẫn ở trạng thái lỏng – một yêu cầu được coi là thiết yếu cho đời sống sinh học.
Các nhà nghiên cứu đã kết hợp dữ liệu từ nhiều nguồn:
- Danh mục kính thiên văn Gaia của Cơ quan Vũ trụ Châu Âu
- Cơ sở dữ liệu ngoại hành tinh của NASA
- Quan sát nhiệt độ và thành phần hành tinh
- Phân tích đặc điểm quỹ đạo và sao
- Dữ liệu quang phổ của khí quyển có thể phát hiện được
Phương pháp này ưu tiên các ngoại hành tinh đá hơn các hành tinh khí khổng lồ, dựa trên giả thuyết rằng các hành tinh giống Trái đất có điều kiện thuận lợi hơn. Kaltenegger nhấn mạnh rằng khoa học vẫn chưa nhận thức được giới hạn thực sự của cuộc sống: “Cuộc sống có thể có nhiều khả năng đa dạng hơn chúng ta tưởng tượng hiện nay”.
Ứng viên hàng đầu và khoảng cách tương đối
45 người lọt vào vòng chung kết bao gồm một số khám phá mang tính biểu tượng nhất trong thiên văn học hiện đại. Proxima Centauri b chiếm một vị trí đặc quyền, chỉ cách hệ mặt trời Trái đất 4,2 năm ánh sáng – một khoảng cách khiến nó trở thành ngoại hành tinh gần nhất có khả năng sinh sống được. TRAPPIST-1f cách chúng ta khoảng 41 năm ánh sáng, trong khi Kepler-186f cách chúng ta khoảng 500 năm ánh sáng.
Hệ thống TRAPPIST-1 xứng đáng được đề cập đặc biệt. Nằm cách chúng ta 40 năm ánh sáng, nó có bốn thế giới trong vùng có thể ở được: TRAPPIST-1d, TRAPPIST-1e, TRAPPIST-1f và TRAPPIST-1g. Sự tập trung các ứng cử viên vào một hệ thống duy nhất khiến nó trở thành mục tiêu ưu tiên cho các quan sát trong tương lai. LHS 1140b, cách chúng ta 48 năm ánh sáng, cũng là một trong những hành tinh hứa hẹn nhất nhờ độ ổn định quỹ đạo và các đặc điểm của sao.
TOI-715b đại diện cho một khám phá gần đây hơn, nằm cách chúng ta 137 năm ánh sáng. Mặc dù khoảng cách xa hơn nhưng các đặc điểm vật lý và vị trí của nó trong vùng có thể ở được khiến nó được đưa vào danh sách ưu tiên.
Kết nối với nghiên cứu sự sống ngoài trái đất và công nghệ tương lai
Nghiên cứu này thiết lập mối liên hệ trực tiếp với các khái niệm được khám phá trong khoa học viễn tưởng hiện đại. Kaltenegger đã đề cập đến bộ phim “Hail Mary”, mô tả sứ mệnh cứu rỗi tập trung vào các hệ thống cụ thể. Mặc dù Tau Ceti và 40 Eridanus – cả hai đều nổi bật trong phim – không nằm trong danh sách ứng cử viên nặng ký hiện tại, nhưng sự trùng hợp này minh họa cách khoa học xác nhận trực giác từ trí tưởng tượng phổ biến về những điểm đến có thể có cho sự sống thông minh.
Nghiên cứu không chỉ giới hạn ở việc tìm kiếm sự sống cacbonic thông thường. Các nhà khoa học nhận ra rằng các sinh vật ngoài trái đất có thể có quá trình trao đổi chất hoàn toàn khác với bất kỳ dạng sống nào trên trái đất. Các phương pháp hóa sinh thay thế dựa trên silicon, amoniac hoặc các nguyên tố khác vẫn khả thi về mặt lý thuyết, mở rộng khả năng sinh sống ngoài các tiêu chí truyền thống.
Tầm quan trọng thực tế của công việc nằm ở việc hướng dẫn các thế hệ kính thiên văn và sứ mệnh liên hành tinh trong tương lai. Các cơ quan không gian hiện có một bộ mục tiêu được phân cấp, cho phép phân bổ hiệu quả các nguồn lực quan sát. Các dự án như Kính viễn vọng Không gian James Webb đã nhận được các ứng cử viên ưu tiên cho phân tích khí quyển và tìm kiếm dấu hiệu sinh học – các hợp chất hóa học báo hiệu sự hiện diện của sự sống.
Ý nghĩa đối với các chương trình không gian và các bước tiếp theo
Việc biên soạn thiết lập một chuẩn mực cho 5 năm khám phá thiên văn tiếp theo. Các cơ quan không gian và hiệp hội quan sát sẽ có thể tập trung quang phổ tiên tiến vào 45 thế giới này, tìm kiếm các loại khí dị thường trong khí quyển hoặc bằng chứng gián tiếp khác về sự sống. Công trình cũng cung cấp cơ sở thống kê: bằng cách xác định rằng 45 trong số 6.000 ngoại hành tinh đáp ứng các tiêu chí khắt khe, các nhà khoa học ước tính tỷ lệ các thế giới có khả năng sinh sống được trong vũ trụ quan sát được.
Các tàu thăm dò không người lái trong tương lai có thể sẽ ưu tiên các hệ thống chứa nhiều ứng cử viên. Sự tập trung của các hành tinh có thể sinh sống được trong TRAPPIST-1 khiến hệ thống này đặc biệt hấp dẫn đối với một sứ mệnh kéo dài giữa các vì sao, theo giả thuyết có khả năng ghé thăm một số thế giới theo trình tự. Khoảng cách 40 năm ánh sáng vẫn là một khoảng cách đáng gờm trong công nghệ hiện nay, nhưng lại nhỏ hơn so với 500 năm ánh sáng của Kepler-186f.
Khoa học nhận ra rằng danh sách này sẽ được sửa đổi liên tục khi các quan sát mới tinh chỉnh dữ liệu về các ngoại hành tinh hiện có và các khám phá bổ sung thêm các ứng cử viên mới. Giá trị hiện tại của tác phẩm là đưa ra một điểm tham chiếu chắc chắn – một bản đồ sẽ hướng dẫn việc khám phá vũ trụ trong những thập kỷ tới.