Các nhà khoa học tìm kiếm người ngoài hành tinh cách nào?

Trong thiên hà của chúng ta hiện có hơn 24 hành tinh ngoài Trái đất, tiềm ẩn khả năng nuôi dưỡng sự sống. Đó là chưa tính đến vô số thế giới có thể cư trú được ở 100 tỉ thiên hà khác khắp vũ trụ.

Tìm kiếm người ngoài hành tinh như thế nào?

Xét về số lượng, cơ hội để sự sống tồn tại bên ngoài Trái đất đầy hứa hẹn, nhưng cơ hội để tìm ra sự sống đó ít ỏi hơn. Tại sao lại như vậy? Vì một lẽ, chúng ta đơn giản không biết sự sống ngoài hành tinh trông sẽ như thế nào.

Sự sống vượt ngoài việc phụ thuộc vào cácbon

Tất cả các dạng sống trên Trái đất dựa vào cácbon, đồng nghĩa rằng, các phân tử cấu tạo nên mọi sinh vật đã biết đối với con người chứa các nguyên tử cácbon liên kết với các nguyên tử khác. Mặc dù vậy, sự sống trên Trái đất xoay tròn quanh oxy: cây cối hút cácbon điôxit (một nguyên tử cácbon liên kết với 2 nguyên tử oxy) và thải ra oxy - chất khí con người hít thở và cần cho sự sống.

Tuy nhiên, các dạng sống ngoài hành tinh có thể phụ thuộc hoàn toàn vào thứ gì đó khác, chẳng hạn như một hợp chất mêtan hữu cơ đơn giản, gồm một nguyên tử cácbon liên kết với 4 nguyên tử hyđrô. Lấy mặt trăng Titan của sao Thổ làm ví dụ. Titan giàu các hồ chứa mêtan lỏng trên bề mặt và có lượng oxy rất thấp - điều kiện khiến con người khó sống sót ở đó. Tuy nhiên, những hồ này có thể dung dưỡng các dạng sống dựa vào mêtan, khác nhiều so với sự sống chúng ta đang có trên Trái đất.

Vấn đề là, các công cụ truy tìm sự sống của chúng ta hiện chỉ được thiết kế để kiểm tra sự sống giống như của chúng ta. Con người có thể sẽ không bao giờ biết được, liệu sự sống trên sao Thổ hay các dạng sống với đặc điểm hóa học khác trên những hành tinh khác, có tồn tại hay không.

Christopher Adami, giáo sư chuyên ngành vi trùng học và di truyền học phân tử tại Đại học Michigan (Mỹ) đang nghiên cứu để giải quyết thách thức trên. Hồi những năm 1990, ông Adami từng giúp phát triển một chương trình máy tính rất phức tạp có tên gọi Avida. Chương trình này nghiên cứu cách các sinh vật số hóa - các chương trình máy tính với khả năng tự sao chép và biến đổi không cần sự can thiệp của con người - tiến hóa theo thời gian. Các nhà khoa học sử dụng những chương trình giống như thế này để hiểu rõ hơn các đặc điểm thúc đẩy quá trình tiến hóa theo giả thuyết của Darwin. Quá trình tự sao chép nhân tạo khiến chúng trở thành bản sao tuyệt vời cho sự sống thực sự trên Trái đất.

Tuy nhiên, ông Adami đã có các kết hoạch lớn hơn cho Avida. Vị giáo sư này đang tìm kiếm một đặc điểm mà mọi dạng sống trên khắp vũ trụ đều có - thứ phổ quát vượt qua cả các chất cấu tạo nên chúng. Nếu đặc điểm phổ quát này tồn tại và chúng ta biết cách nhận diện và kiểm tra nó, chúng ta có thể nhanh chóng nhận diện được sự sống trên các mặt trăng hoặc hành tinh khác, ngay cả khi sự sống đó sở hữu đặc tính hóa học hoàn toàn khác so với sự sống trên Trái đất.

Ông Adami tin là mình đã tiến rất gần tới việc tìm ra đặc điểm phổ quát trên. Đó là thông tin được lưu trữ bên trong bộ gen của mỗi sinh vật. Một cách tốt để mô tả thông tin này là nghĩ về nó như các mảnh đơn lẻ, giống như các bit - đơn vị dùng để đo lượng thông tin theo hệ thống số nhị phân trong máy tính.

Thách thức chính

Câu hỏi then chốt là, phân biệt giữa thông tin được lưu trữ trong các phân tử của sinh vật sống với thông tin lữu trữ trong các vật không sống như thế nào. Theo giáo sư Adami, ta có thể tìm kiếm các kiểu mẫu.

Không giống các sinh vật, luôn sản sinh ra các kiểu mẫu nhất định khi chúng tự sao chép và sinh sản (giống như cách các chuỗi trong ADN của chúng ta lặp lại bản thân chúng), các vật không sống sẽ chỉ các mẩu thông tin ngẫu nhiên, không bao giờ lặp lại ở tần suất thường xuyên. Do đó, nhiệm vụ ở đây là tìm kiếm các chuỗi lặp lại. Không may là, điều này nói dễ hơn làm.

Giáo sư Adami nói, cách tốt nhất để đạt được mục tiêu là nghiên cứu các chất hóa học bên trong đất của các mặt trăng hoặc hành tinh khác trong hệ mặt trời của chúng ta. Cho tới giờ, vẫn chưa có nhà khoa học hay tổ chức nghiên cứu nào bắt đầu làm việc đó.

Mặc dù việc khám phá ra sự sống ngoài hành tinh bên trong đất của các thế giới khác có thể quá xa vời, nhưng các nhà khoa học trên Trái đất đang nhắm tới săn tìm các dạng sống chưa từng được phát hiện trước đây trên chính hành tinh của mình. Cách tiếp cận của họ là một trong những thử nghiệm triển vọng nhất, rốt cuộc có thể giúp chúng ta tìm thấy sự sống ngoài hành tinh.

Tháng 11/204, một nhóm chuyên gia thuộc Viện nghiên cứu gen Mỹ (JGI) đã đề xuất một thử nghiệm tìm kiếm lãnh giới thứ 4 của sự sống trên Trái đất. Hiện tại mới chỉ có 3 lãnh giới sự sống được biết đến, bao gồm vi khuẩn, vi khuẩn cổ và sinh vật nhân chuẩn. Mỗi lãnh giới có một chuỗi đặc trưng trong cấu trúc gen ARN của chúng, giúp phân biệt chúng với 2 nhóm còn lại.

Nhóm nghiên cứu JGI nghi ngờ còn có lãnh giới thứ 4 với một chuỗi ARN hoàn toàn không giống bất kỳ thứ gì từng thấy trước đây. Để khám phá ra nó, họ muốn xem xét các gen của các tế bào trong những dạng sống tí hon tồn tại cách đây hơn 2,3 tỉ năm, vào một giai đoạn mà bầu khí quyển Trái đất có ít oxy hơn nhiều so với ngày nay. Các điều kiện ít oxy như vậy có thể đã thúc đẩy một dạng sống độc nhất vô nhị về mặt di truyền, tương tự như các dạng sống trên những hành tinh khác chẳng có mấy oxy trong bầu khí quyển, như sao Hỏa.