Câu hỏi tại sao sự sống thông minh lại tồn tại gần Mặt trời trong kỷ nguyên vũ trụ cụ thể này đã nhận được sự ủng hộ khoa học từ một trong những nhà thiên văn học hàng đầu đương thời. Avi Loeb, giám đốc sáng lập Sáng kiến Lỗ đen của Đại học Harvard, lập luận rằng các yếu tố vũ trụ giải thích tại sao chúng ta không tìm thấy các nền văn minh xung quanh các ngôi sao lùn trong tương lai hoặc các ngôi sao lớn trong quá khứ chỉ quanh một ngôi sao trung niên như Mặt trời của chúng ta hiện nay.
Giả thuyết này nảy sinh từ một phân tích toán học nghiêm ngặt được công bố cách đây một thập kỷ trên một tạp chí chuyên ngành. Theo tính toán của nhà thiên văn học, sự phân bố của sự sống thông minh trong vũ trụ không phải là ngẫu nhiên mà tuân theo logic vật lý và quan sát được xác định rõ ràng. Kết luận này thách thức kỳ vọng trực quan rằng chúng ta sẽ tìm thấy những nền văn minh chủ yếu ở gần các ngôi sao lùn, những nền văn minh phong phú và tồn tại lâu dài nhất trong vũ trụ.
Sự phong phú của các ngôi sao lùn so với khả năng sinh sống thực tế
Các ngôi sao lùn tạo thành quần thể sao chiếm ưu thế, với khối lượng chỉ bằng 1/10 khối lượng Mặt trời. Tuổi thọ của chúng vượt quá hàng nghìn tỷ năm, gấp hơn một trăm lần thời gian tồn tại dự kiến của mặt trời. Kịch bản có vẻ lý tưởng này để nuôi dưỡng sự sống thông minh che giấu những vấn đề nghiêm trọng về thể chất.
Khoảng cách gần của vùng có thể ở được với ngôi sao lùn tạo ra những điều kiện không thuận lợi. Proxima Centauri, ngôi sao gần Hệ Mặt trời nhất, có vùng có thể ở được trong khoảng từ 0,023 đến 0,054 đơn vị thiên văn, tương đương với chu kỳ quỹ đạo từ 3,6 đến 14 ngày Trái đất. Hai hành tinh quay quanh khu vực này: Proxima b, với khối lượng 1,1 Trái đất và Proxima d, với 0,26 khối lượng Trái đất.
Sự kết hợp thủy triều đồng bộ hóa vòng quay của hành tinh với chu kỳ quỹ đạo, khiến một bên được chiếu sáng vĩnh viễn và bên kia chìm trong bóng tối liên tục. Sự chênh lệch nhiệt độ giữa các vùng này kéo dài vô tận. Hơn nữa, những cơn bão mặt trời dữ dội từ Proxima Centauri sẽ loại bỏ bầu khí quyển của hành tinh, loại bỏ khả năng có nước lỏng trên bề mặt. Không có nước, các chất hóa học của sự sống như chúng ta biết sẽ không thể phát triển.
Tại sao những ngôi sao lớn lại thất bại trong cuộc sống phức tạp
Các ngôi sao có khối lượng mặt trời từ 9 lần trở lên thể hiện sự không tương thích về mặt thời gian với sự phát triển của sự sống phức tạp. Nghiên cứu gần đây của Loeb phối hợp với Devesh Nandal chứng minh rằng một ngôi sao có khối lượng gấp 9 lần mặt trời duy trì vùng có thể ở được chỉ trong 30 triệu năm, ở bán kính quỹ đạo khoảng 100 đơn vị thiên văn. Đối với những ngôi sao lớn hơn 15 lần khối lượng Mặt Trời, phạm vi khả năng sinh sống này sẽ biến mất hoàn toàn.
Bức xạ cực tím cực mạnh và gió sao dữ dội của những ngôi sao này ngăn cản sự tiến hóa kéo dài cần thiết để tạo ra các nền văn minh. Vũ trụ sơ khai, bị chi phối bởi các ngôi sao lớn, không cung cấp các điều kiện cho sự phức tạp sinh học. Những ngôi sao này cũng có lượng nguyên tố nặng giảm, cần thiết cho sự hình thành các hành tinh đá và hóa học dựa trên carbon.
Sự trùng hợp vũ trụ của Mặt trời
Mặt trời có khoảng thời gian 12,2 tỷ năm, tương tự tuổi hiện tại của Vũ trụ, ước tính khoảng 13,8 tỷ năm. Sự liên kết này không phải là sự trùng hợp ngẫu nhiên về mặt thống kê mà là sự phản ánh xác suất quan sát được.
- Sự sống thông minh phát triển trong kỷ nguyên trung gian của sự sống sao
- Vùng có thể ở được bằng năng lượng mặt trời được đặt ở khoảng cách thích hợp để ổn định khí hậu
- Khối lượng mặt trời cho phép đủ thời gian cho quá trình tiến hóa sinh học
- Sự vắng mặt của các cơn bão mặt trời thảm khốc bảo vệ bầu khí quyển Trái đất
- Các nguyên tố nặng có rất nhiều với số lượng cần thiết cho hóa học phức tạp
Tính toán xác suất chỉ ra rằng thời điểm có nhiều khả năng nhất để tìm thấy các hệ thống sống xảy ra vào giữa thời gian tồn tại của một ngôi sao. Chúng ta không nên ngạc nhiên rằng chúng ta tồn tại trong Hệ Mặt trời trong kỷ nguyên vũ trụ hiện tại, vì các điều kiện đã hội tụ về cấu hình cụ thể này.
Ý nghĩa quan sát của lập luận
Phân tích vũ trụ đưa ra lời giải thích cho sự vắng mặt quan sát được của các dấu hiệu của các nền văn minh xung quanh các ngôi sao lùn trong thiên hà, bất chấp sự phong phú của chúng. Những hạn chế vật lý tương tự khiến Proxima Centauri không thể ở được cũng áp dụng cho hàng tỷ hệ thống tương tự khác trải rộng khắp Dải Ngân hà.
Lời giải thích cũng giải quyết được những mâu thuẫn rõ ràng với các mô hình tìm kiếm sự sống ngoài Trái đất. Nếu các nền văn minh thông minh xuất hiện chủ yếu ở gần các ngôi sao trung niên như Mặt trời, trong các kỷ nguyên vũ trụ tương tự như hiện tại, thì xác suất phát hiện chúng ở vùng lân cận thiên hà sẽ giảm đáng kể. Hầu hết các nền văn minh, nếu chúng tồn tại, sẽ chiếm giữ những thời kỳ vũ trụ riêng biệt hoặc những vùng không gian xa xôi.
Loeb là tác giả sách bán chạy nhất của cuốn sách “Người ngoài hành tinh: Dấu hiệu đầu tiên của sự sống thông minh ngoài Trái đất” và là đồng tác giả của cuốn sách giáo khoa “Sự sống trong vũ trụ”, cả hai đều xuất bản từ năm 2021. Ấn bản bìa mềm của cuốn sách “Interstellar” của ông được phát hành vào tháng 8 năm 2024. Ông chỉ đạo Viện Lý thuyết và Tính toán tại Trung tâm Vật lý thiên văn Harvard-Smithsonian từ năm 2005 đến năm 2026 và đứng đầu khoa thiên văn học của Harvard từ năm 2005 đến năm 2026. 2011 và 2020.