Giả thuyết Trái Đất hiếm: Loài người có thực sự đơn độc trong vũ trụ?

Tàu vũ trụ đầu tiên được dùng để khám phá bên ngoài không gian Trái đất là Pioneer 4 vào năm 1959. 25 năm sau, vào năm 1984, nhà thiên văn học Carl Sagan và Jill Tarter đã thành lập SETI (Search for Extraterrestrial Intenligence/Tìm kiếm trí thông minh ngoài Trái đất), một chương trình tìm kiếm những dấu hiệu của sự sống ngoài Trái đất kể từ thời điểm đó.Tuy nhiên, cho đến nay, từ những nghiên cứu mặt đất cho tới những thiết bị tự động được gửi vào không gian đều chưa từng tìm thấy một dấu vết nào của sự sống ngoài Trái đất.Ngay cả nhà nghiên cứu tận tâm nhất của SETI cũng phải thừa nhận rằng cho đến nay, những nỗ lực trong việc tìm kiếm sự sống ở một hành tinh khác trong vũ trụ chỉ thu về sự im lặng đến khó chịu. Tại sao lại như vậy?Vào năm 2000, Peter Ward và Donald Brownlee đã xuất bản một cuốn sách trong đó có đưa ra một lời giải thích khả thi cho sự đơn độc rõ ràng của chúng ta. Cuốn sách có tên là “Trái đất hiếm: Tại sao dạng sống phức tạp lại không phổ biến ở trong vũ trụ” (Rare Earth: Why Complex Life is Uncommon in the Universe).Ward, một nhà cổ sinh vật học và Broenlee, một nhà thiên văn học đã kết hợp các yếu tố lại để xây dựng nên một thứ gọi là giả thuyết Trái đất hiếm. Nói một cách đơn giản, giả thuyết Trái đất hiếm cho rằng những điều kiện độc nhất của Trái đất đã cho phép dạng sống phức tạp được hình thành và phát triển và những điều đó khó có thể xảy ra rộng rãi trong toàn vũ trụ.Ward và Brownlee cho rằng nhiều đặc điểm ngẫu nhiên của Trái đất, của Mặt trời và Hệ Mặt trời đã tạo nên một hệ sinh thái vô cùng phù hợp và ổn định một cách đáng kinh ngạc.Giả thuyết Trái đất hiếm tập trung vào nhiều khía cạnh của Trái đất và môi trường của nó đã đóng vai trò quan trọng thế nào để những dạng sống phức tạp có thể phát triển.Những yếu tố chính mà Ward và Brownlee đề cập cho sự hình thành dạng sống phức tạp hơn bao gồm: một hành tinh nằm trong vùng thuận lợi của thiên hà, có một lượng đáng kể các nguyên tố nặng và nằm rất xa các nguồn bức xạ, có quỹ đạo quay quanh một ngôi sao có thời gian tồn tại lâu dài (hàng tỷ năm) nhưng lại không phát ra quá nhiều bức xạ tử ngoại.Khoảng cách của quỹ đạo cho phép nước có thể tồn tại ở thể lỏng khi ở trên hoặc ở gần bề mặt hành tinh. Khoảng cách của quỹ đạo đủ xa để hành tinh không bị khóa thủy triều với ngôi sao chủ. Quỹ đạo ổn định quanh ngôi sao chủ theo thang thời gian vũ trụ. Độ nghiêng của hành tinh làm thay đổi khí hậu theo mùa ở mức độ nhẹ, không nghiêm trọng.Trong hai thập kỷ kể từ khi cuốn sách trên xuất bản, ngày càng có thêm nhiều hơn sự quan tâm đến giả thuyết này. Trong cuộc trao đổi vào năm 2021, Ward đã kể lại quá trình toàn bộ những ý tưởng về giả thuyết Trái đất hiếm bắt nguồn từ những cuộc nói chuyện về phim ảnh với Brownlee.“Khi đó chúng tôi đang nói với nhau về cảnh phòng bar trong Star Wars nực cười như thế nào”, Waed nói. “Và đó là nơi bắt đầu của mọi thứ. Nhìn những sinh vật ngoài Trái đất đó kìa. Bạn biết không, tôi chỉ nghĩ là những ý niệm về sinh vật ngoài Trái đất đã trở nên phổ biến rộng rãi trong xã hội”.Ward và Brownlee đã đi ngược lại những ý kiến phổ biến ủng hộ cho giả thuyết rằng có những dạng sống phức tạp ngoài kia đang chờ được tìm thấy. Ví dụ, trong khi nhà thiên văn học Carl Sagan cho rằng Mặt trời là một ngôi sao không có gì đặc biệt, nhưng trên thực tế, khoảng 80 đến 95% các ngôi sao mang những khác biệt rất lớn với Mặt trời, về kích thước, khối lượng, độ sáng, thời gian tồn tại và nhiều yếu tố khác nữa.Hơn nữa, các nhà nghiên cứu trước đây đã cố gắng trả lời cho câu hỏi tại sao sự sống trên Trái đất rất phong phú nhưng lại vô cùng ít ỏi ngoài vũ trụ, và họ đã không hề nghĩ đến sự kiến tạo mảng.Thật vậy, có hẳn một chương rất dài trong cuốn “Trái đất hiếm” viết về chủ đề này, giải thích vai trò của kiến tạo mảng trong việc định hình Trái đất, để nóctrở thành một nơi hoàn hảo cho sự sống. Như chúng ta đã biết, Trái đất là thiên thể duy nhất trong Hệ Mặt trời có sự kiến tạo mảng. Và hành tinh của chúng ta còn nhiều những đặc điểm thuận lợi cho sự sống khác mà chúng ta chưa từng thấy ở bất cứ nơi nào khác trong vũ trụ.Một điều quan trọng cần là giả thuyết Trái đất hiếm chỉ áp dụng cho sự xuất hiện của dạng sống phức tạp. Ward và Brownlee tin rằng, dạng sống đơn giản như vi khuẩn thì trải rộng khắp vũ trụ, vì ngay cả những môi trường sống khắc nghiệt nhất trên Trái đất vẫn tồn tại vi khuẩn, nhưng dạng sống phức tạp, những động vật đa bào như những con thú và chúng ta chẳng hạn, lại vô cùng ít.Chỉ vì Ward và Brownlee không tin rằng có những dạng sống phức tạp xuất hiện phổ biến ở trong vũ trụ, không có nghĩa là họ không muốn tìm thấy được điều đó. Bộ đôi này luôn đón nhận những dữ liệu mới từ những đài quan sát tiên tiến, ví dụ như Kính thiên văn Không gian James Webb, đang tìm kiếm những chi tiết bên trong bầu khí quyển của các ngoại hành tinh.Ngay cả một hành tinh đá nằm trong vùng sống được cũng có thể có một bầu khí quyển độc hại như sao Kim hay thậm chí có thể không có khí quyển, hoặc đơn giản hơn nữa là vì một lý do nào đó mà tốc độ tự quay quá chậm hoặc quá nhanh cũng khiến sự sống khó mà tồn tại được. Rõ ràng, khả năng để một hành tinh nào đó có thể phù hợp cho sự sống như Trái đất là rất hiếm.

Tàu vũ trụ đầu tiên được dùng để khám phá bên ngoài không gian Trái đất là Pioneer 4 vào năm 1959. 25 năm sau, vào năm 1984, nhà thiên văn học Carl Sagan và Jill Tarter đã thành lập SETI (Search for Extraterrestrial Intenligence/Tìm kiếm trí thông minh ngoài Trái đất), một chương trình tìm kiếm những dấu hiệu của sự sống ngoài Trái đất kể từ thời điểm đó.

Tuy nhiên, cho đến nay, từ những nghiên cứu mặt đất cho tới những thiết bị tự động được gửi vào không gian đều chưa từng tìm thấy một dấu vết nào của sự sống ngoài Trái đất.

Ngay cả nhà nghiên cứu tận tâm nhất của SETI cũng phải thừa nhận rằng cho đến nay, những nỗ lực trong việc tìm kiếm sự sống ở một hành tinh khác trong vũ trụ chỉ thu về sự im lặng đến khó chịu. Tại sao lại như vậy?

Vào năm 2000, Peter Ward và Donald Brownlee đã xuất bản một cuốn sách trong đó có đưa ra một lời giải thích khả thi cho sự đơn độc rõ ràng của chúng ta. Cuốn sách có tên là “Trái đất hiếm: Tại sao dạng sống phức tạp lại không phổ biến ở trong vũ trụ” (Rare Earth: Why Complex Life is Uncommon in the Universe).

Ward, một nhà cổ sinh vật học và Broenlee, một nhà thiên văn học đã kết hợp các yếu tố lại để xây dựng nên một thứ gọi là giả thuyết Trái đất hiếm. Nói một cách đơn giản, giả thuyết Trái đất hiếm cho rằng những điều kiện độc nhất của Trái đất đã cho phép dạng sống phức tạp được hình thành và phát triển và những điều đó khó có thể xảy ra rộng rãi trong toàn vũ trụ.

Ward và Brownlee cho rằng nhiều đặc điểm ngẫu nhiên của Trái đất, của Mặt trời và Hệ Mặt trời đã tạo nên một hệ sinh thái vô cùng phù hợp và ổn định một cách đáng kinh ngạc.

Giả thuyết Trái đất hiếm tập trung vào nhiều khía cạnh của Trái đất và môi trường của nó đã đóng vai trò quan trọng thế nào để những dạng sống phức tạp có thể phát triển.

Những yếu tố chính mà Ward và Brownlee đề cập cho sự hình thành dạng sống phức tạp hơn bao gồm: một hành tinh nằm trong vùng thuận lợi của thiên hà, có một lượng đáng kể các nguyên tố nặng và nằm rất xa các nguồn bức xạ, có quỹ đạo quay quanh một ngôi sao có thời gian tồn tại lâu dài (hàng tỷ năm) nhưng lại không phát ra quá nhiều bức xạ tử ngoại.

Khoảng cách của quỹ đạo cho phép nước có thể tồn tại ở thể lỏng khi ở trên hoặc ở gần bề mặt hành tinh. Khoảng cách của quỹ đạo đủ xa để hành tinh không bị khóa thủy triều với ngôi sao chủ. Quỹ đạo ổn định quanh ngôi sao chủ theo thang thời gian vũ trụ. Độ nghiêng của hành tinh làm thay đổi khí hậu theo mùa ở mức độ nhẹ, không nghiêm trọng.

Trong hai thập kỷ kể từ khi cuốn sách trên xuất bản, ngày càng có thêm nhiều hơn sự quan tâm đến giả thuyết này. Trong cuộc trao đổi vào năm 2021, Ward đã kể lại quá trình toàn bộ những ý tưởng về giả thuyết Trái đất hiếm bắt nguồn từ những cuộc nói chuyện về phim ảnh với Brownlee.

“Khi đó chúng tôi đang nói với nhau về cảnh phòng bar trong Star Wars nực cười như thế nào”, Waed nói. “Và đó là nơi bắt đầu của mọi thứ. Nhìn những sinh vật ngoài Trái đất đó kìa. Bạn biết không, tôi chỉ nghĩ là những ý niệm về sinh vật ngoài Trái đất đã trở nên phổ biến rộng rãi trong xã hội”.

Ward và Brownlee đã đi ngược lại những ý kiến phổ biến ủng hộ cho giả thuyết rằng có những dạng sống phức tạp ngoài kia đang chờ được tìm thấy. Ví dụ, trong khi nhà thiên văn học Carl Sagan cho rằng Mặt trời là một ngôi sao không có gì đặc biệt, nhưng trên thực tế, khoảng 80 đến 95% các ngôi sao mang những khác biệt rất lớn với Mặt trời, về kích thước, khối lượng, độ sáng, thời gian tồn tại và nhiều yếu tố khác nữa.

Hơn nữa, các nhà nghiên cứu trước đây đã cố gắng trả lời cho câu hỏi tại sao sự sống trên Trái đất rất phong phú nhưng lại vô cùng ít ỏi ngoài vũ trụ, và họ đã không hề nghĩ đến sự kiến tạo mảng.

Thật vậy, có hẳn một chương rất dài trong cuốn “Trái đất hiếm” viết về chủ đề này, giải thích vai trò của kiến tạo mảng trong việc định hình Trái đất, để nóctrở thành một nơi hoàn hảo cho sự sống. Như chúng ta đã biết, Trái đất là thiên thể duy nhất trong Hệ Mặt trời có sự kiến tạo mảng. Và hành tinh của chúng ta còn nhiều những đặc điểm thuận lợi cho sự sống khác mà chúng ta chưa từng thấy ở bất cứ nơi nào khác trong vũ trụ.

Một điều quan trọng cần là giả thuyết Trái đất hiếm chỉ áp dụng cho sự xuất hiện của dạng sống phức tạp. Ward và Brownlee tin rằng, dạng sống đơn giản như vi khuẩn thì trải rộng khắp vũ trụ, vì ngay cả những môi trường sống khắc nghiệt nhất trên Trái đất vẫn tồn tại vi khuẩn, nhưng dạng sống phức tạp, những động vật đa bào như những con thú và chúng ta chẳng hạn, lại vô cùng ít.

Chỉ vì Ward và Brownlee không tin rằng có những dạng sống phức tạp xuất hiện phổ biến ở trong vũ trụ, không có nghĩa là họ không muốn tìm thấy được điều đó. Bộ đôi này luôn đón nhận những dữ liệu mới từ những đài quan sát tiên tiến, ví dụ như Kính thiên văn Không gian James Webb, đang tìm kiếm những chi tiết bên trong bầu khí quyển của các ngoại hành tinh.

Ngay cả một hành tinh đá nằm trong vùng sống được cũng có thể có một bầu khí quyển độc hại như sao Kim hay thậm chí có thể không có khí quyển, hoặc đơn giản hơn nữa là vì một lý do nào đó mà tốc độ tự quay quá chậm hoặc quá nhanh cũng khiến sự sống khó mà tồn tại được. Rõ ràng, khả năng để một hành tinh nào đó có thể phù hợp cho sự sống như Trái đất là rất hiếm.