Chúng ta đang sống trong thời đại hoàng kim của việc khám phá không gian. Các nhà khoa học đang thu thập một lượng lớn thông tin mới và bằng chứng khoa học với tốc độ kỷ lục. Tuy nhiên, câu hỏi muôn thuở vẫn chưa có lời giải đáp: chúng ta có đơn độc không?
Các công nghệ kính viễn vọng mới, bao gồm các công cụ trên không gian như Kính viễn vọng James Webb, đã cho phép chúng ta khám phá ra hàng nghìn ngoại hành tinh có khả năng sinh sống, có thể hỗ trợ sự sống tương tự như trên Trái đất.
Các máy dò sóng hấp dẫn đã mở ra một con đường mới cho việc khám phá không gian bằng cách phát hiện ra các biến dạng không-thời gian do các lỗ đen và siêu tân tinh cách xa hàng triệu năm ánh sáng gây ra.
Các dự án thương mại trong không gian đã đẩy nhanh hơn nữa những tiến bộ này, dẫn đến các tàu vũ trụ ngày càng tinh vi và tên lửa có thể tái sử dụng, đánh dấu một kỷ nguyên mới trong việc khám phá không gian.
Nhiệm vụ OSIRIS-REx của NASA đã hạ cánh thành công xuống tiểu hành tinh Bennu khi nó cách Trái Đất 207 triệu dặm và mang về các mẫu đá và bụi.
Một số quốc gia đã phát triển khả năng triển khai rô-bốt trên mặt trăng và sao Hỏa, với kế hoạch đưa con người lên các thiên thể này trong tương lai.
Động lực chính của tất cả những nỗ lực đầy tham vọng này vẫn là câu hỏi cơ bản về việc liệu sự sống có tồn tại hay đã từng tồn tại ở nơi nào khác trong vũ trụ hay không.
Định nghĩa về sự sống là một thách thức đáng ngạc nhiên. Trong khi chúng ta trực giác nhận ra các sinh vật sống có sự sống, thì vẫn còn khó để đưa ra một định nghĩa chính xác. Từ điển đưa ra nhiều mô tả khác nhau, chẳng hạn như khả năng phát triển, sinh sản và phản ứng với các kích thích.
Nhưng ngay cả những định nghĩa này cũng có thể mơ hồ.
Một định nghĩa toàn diện hơn coi sự sống là một hệ thống hóa học tự duy trì có khả năng xử lý thông tin và duy trì trạng thái entropy thấp với ít sự hỗn loạn hoặc ngẫu nhiên.
Các sinh vật sống liên tục cần năng lượng để duy trì tổ chức phân tử của chúng và duy trì các cấu trúc và chức năng có tổ chức cao của chúng. Nếu không có năng lượng này, sự sống sẽ nhanh chóng rơi vào hỗn loạn và hư hỏng. Định nghĩa này bao hàm bản chất năng động và phức tạp của sự sống, nhấn mạnh khả năng thích nghi và tiến hóa của nó.
Sự sống trên Trái đất, theo cách chúng ta hiểu hiện nay, dựa trên sự tương tác của DNA, RNA và protein. DNA đóng vai trò là bản thiết kế của sự sống, chứa đựng các hướng dẫn di truyền cần thiết cho sự phát triển, sinh tồn và sinh sản của một sinh vật. Các hướng dẫn này được chuyển đổi thành các thông điệp hướng dẫn quá trình sản xuất protein, những chú ngựa thồ của tế bào chịu trách nhiệm cho một loạt các chức năng.
Hệ thống phức tạp này về quá trình sao chép DNA, tổng hợp protein và các quá trình tế bào — tất cả đều dựa trên các chuỗi phân tử dài được liên kết bởi các nguyên tử carbon — là nền tảng cho sự sống trên Trái đất. Tuy nhiên, vũ trụ có thể chứa đựng các dạng sống dựa trên các nguyên lý và sinh hóa hoàn toàn khác.
Sự sống ở nơi khác có thể sử dụng các nguyên tố khác nhau làm khối xây dựng. Silicon, với những điểm tương đồng về mặt hóa học với carbon, đã được đề xuất như một giải pháp thay thế tiềm năng.
Nếu chúng tồn tại, các dạng sống dựa trên silicon có thể biểu hiện các đặc điểm và khả năng thích nghi độc đáo. Ví dụ, chúng có thể sử dụng các cấu trúc nền silicon để hỗ trợ, tương tự như xương hoặc vỏ trong các sinh vật nền carbon.
Mặc dù các sinh vật nền silicon vẫn chưa được tìm thấy trên Trái đất, nhưng silicon đóng vai trò quan trọng trong nhiều dạng sống hiện có. Đây là thành phần thứ cấp quan trọng đối với nhiều loài thực vật và động vật, đóng vai trò cấu trúc và chức năng. Ví dụ, tảo cát, một loại tảo được tìm thấy ở đại dương, có thành tế bào thủy tinh làm bằng silicon dioxide trong suốt.
Điều này không biến tảo cát thành dạng sống dựa trên silic, nhưng nó chứng minh silic thực sự có thể hoạt động như một khối xây dựng nên một sinh vật sống. Nhưng chúng ta vẫn chưa biết liệu các dạng sống dựa trên silicon có tồn tại hay không, hoặc chúng trông như thế nào.
Có nhiều giả thuyết cạnh tranh về cách sự sống xuất hiện trên Trái Đất. Một là các khối xây dựng sự sống được chuyển đến hoặc có trong thiên thạch. Hai là các khối xây dựng đó tự phát kết hợp với nhau thông qua địa hóa học trong môi trường ban đầu của hành tinh chúng ta.
Người ta đã phát hiện ra rằng thiên thạch mang theo các phân tử hữu cơ, bao gồm các axit amin, là thành phần thiết yếu cho sự sống. Có khả năng các phân tử hữu cơ hình thành trong không gian sâu thẳm và sau đó được thiên thạch và tiểu hành tinh đưa đến Trái đất.
Mặt khác, các quá trình địa hóa học trên Trái đất ban đầu, chẳng hạn như các quá trình xảy ra trong các ao nước ấm nhỏ hoặc trong các lỗ thông thủy nhiệt sâu dưới đại dương, cũng có thể cung cấp các điều kiện và thành phần cần thiết để sự sống xuất hiện.
Tuy nhiên, chưa có phòng thí nghiệm nào có thể trình bày một con đường toàn diện và chắc chắn dẫn đến sự hình thành RNA, DNA và sự sống tế bào đầu tiên trên Trái đất.
Nhiều phân tử sinh học có tính chất quang học, nghĩa là chúng tồn tại ở hai dạng là hình ảnh phản chiếu của nhau, giống như bàn tay trái và bàn tay phải. Trong khi cả phân tử thuận tay trái và thuận tay phải thường được tạo ra tự nhiên với số lượng bằng nhau, các phân tích gần đây về thiên thạch đã phát hiện ra một sự bất đối xứng nhỏ, thiên về dạng thuận tay trái tới 60 phần trăm.
Sự bất đối xứng này trong các phân tử hữu cơ có nguồn gốc từ không gian cũng được quan sát thấy trong tất cả các phân tử sinh học trên Trái đất (protein, đường, axit amin, RNA và DNA), cho thấy nó có thể phát sinh từ sự mất cân bằng nhỏ được đưa đến từ không gian, hỗ trợ cho lý thuyết rằng sự sống trên Trái đất có nguồn gốc ngoài Trái đất.
Sự mất cân bằng nhẹ về tính quang học được quan sát thấy ở nhiều phân tử hữu cơ có thể là một chỉ báo cho thấy sự sống trên Trái đất bắt nguồn từ việc cung cấp các phân tử hữu cơ của sự sống ngoài Trái đất. Chúng ta cũng có thể là hậu duệ của sự sống bắt nguồn từ nơi khác.
Phương trình Drake, do nhà thiên văn học Frank Drake phát triển vào năm 1961, cung cấp một khuôn khổ để ước tính số lượng nền văn minh có thể phát hiện được trong thiên hà của chúng ta.
Phương trình này kết hợp các yếu tố như tốc độ hình thành sao, tỷ lệ các ngôi sao có hành tinh và tính toán tỷ lệ các hành tinh mà sự sống thông minh có thể xuất hiện. Một ước tính lạc quan sử dụng công thức này cho thấy rằng 12.500 nền văn minh ngoài hành tinh thông minh có thể tồn tại chỉ riêng trong Ngân Hà.
Lập luận chính cho sự sống ngoài Trái Đất vẫn mang tính xác suất: xét đến số lượng lớn các ngôi sao và hành tinh, có vẻ như rất khó có thể sự sống sẽ không phát sinh ở nơi khác.
Xác suất loài người là nền văn minh công nghệ duy nhất trong vũ trụ quan sát được được coi là ít hơn một trên 10 tỷ nghìn tỷ. Ngoài ra, cơ hội để một nền văn minh phát triển trên bất kỳ hành tinh có thể sinh sống nào cũng cao hơn một trên 60 tỷ.
Với ước tính khoảng 200 tỷ nghìn tỷ ngôi sao trong vũ trụ quan sát được, sự tồn tại của các loài công nghệ khác là rất có thể, thậm chí có khả năng tồn tại ngay trong thiên hà Milky Way của chúng ta.
Xem thêm tại đây
Các công nghệ kính viễn vọng mới, bao gồm các công cụ trên không gian như Kính viễn vọng James Webb, đã cho phép chúng ta khám phá ra hàng nghìn ngoại hành tinh có khả năng sinh sống, có thể hỗ trợ sự sống tương tự như trên Trái đất.
Các máy dò sóng hấp dẫn đã mở ra một con đường mới cho việc khám phá không gian bằng cách phát hiện ra các biến dạng không-thời gian do các lỗ đen và siêu tân tinh cách xa hàng triệu năm ánh sáng gây ra.
Các dự án thương mại trong không gian đã đẩy nhanh hơn nữa những tiến bộ này, dẫn đến các tàu vũ trụ ngày càng tinh vi và tên lửa có thể tái sử dụng, đánh dấu một kỷ nguyên mới trong việc khám phá không gian.
Nhiệm vụ OSIRIS-REx của NASA đã hạ cánh thành công xuống tiểu hành tinh Bennu khi nó cách Trái Đất 207 triệu dặm và mang về các mẫu đá và bụi.
Một số quốc gia đã phát triển khả năng triển khai rô-bốt trên mặt trăng và sao Hỏa, với kế hoạch đưa con người lên các thiên thể này trong tương lai.
Động lực chính của tất cả những nỗ lực đầy tham vọng này vẫn là câu hỏi cơ bản về việc liệu sự sống có tồn tại hay đã từng tồn tại ở nơi nào khác trong vũ trụ hay không.
Định nghĩa sự sống
Định nghĩa về sự sống là một thách thức đáng ngạc nhiên. Trong khi chúng ta trực giác nhận ra các sinh vật sống có sự sống, thì vẫn còn khó để đưa ra một định nghĩa chính xác. Từ điển đưa ra nhiều mô tả khác nhau, chẳng hạn như khả năng phát triển, sinh sản và phản ứng với các kích thích.
Nhưng ngay cả những định nghĩa này cũng có thể mơ hồ.
Một định nghĩa toàn diện hơn coi sự sống là một hệ thống hóa học tự duy trì có khả năng xử lý thông tin và duy trì trạng thái entropy thấp với ít sự hỗn loạn hoặc ngẫu nhiên.
Các sinh vật sống liên tục cần năng lượng để duy trì tổ chức phân tử của chúng và duy trì các cấu trúc và chức năng có tổ chức cao của chúng. Nếu không có năng lượng này, sự sống sẽ nhanh chóng rơi vào hỗn loạn và hư hỏng. Định nghĩa này bao hàm bản chất năng động và phức tạp của sự sống, nhấn mạnh khả năng thích nghi và tiến hóa của nó.
Sự sống trên Trái đất, theo cách chúng ta hiểu hiện nay, dựa trên sự tương tác của DNA, RNA và protein. DNA đóng vai trò là bản thiết kế của sự sống, chứa đựng các hướng dẫn di truyền cần thiết cho sự phát triển, sinh tồn và sinh sản của một sinh vật. Các hướng dẫn này được chuyển đổi thành các thông điệp hướng dẫn quá trình sản xuất protein, những chú ngựa thồ của tế bào chịu trách nhiệm cho một loạt các chức năng.
Hệ thống phức tạp này về quá trình sao chép DNA, tổng hợp protein và các quá trình tế bào — tất cả đều dựa trên các chuỗi phân tử dài được liên kết bởi các nguyên tử carbon — là nền tảng cho sự sống trên Trái đất. Tuy nhiên, vũ trụ có thể chứa đựng các dạng sống dựa trên các nguyên lý và sinh hóa hoàn toàn khác.
Một thứ gì đó khác ngoài carbon
Sự sống ở nơi khác có thể sử dụng các nguyên tố khác nhau làm khối xây dựng. Silicon, với những điểm tương đồng về mặt hóa học với carbon, đã được đề xuất như một giải pháp thay thế tiềm năng.
Nếu chúng tồn tại, các dạng sống dựa trên silicon có thể biểu hiện các đặc điểm và khả năng thích nghi độc đáo. Ví dụ, chúng có thể sử dụng các cấu trúc nền silicon để hỗ trợ, tương tự như xương hoặc vỏ trong các sinh vật nền carbon.
Mặc dù các sinh vật nền silicon vẫn chưa được tìm thấy trên Trái đất, nhưng silicon đóng vai trò quan trọng trong nhiều dạng sống hiện có. Đây là thành phần thứ cấp quan trọng đối với nhiều loài thực vật và động vật, đóng vai trò cấu trúc và chức năng. Ví dụ, tảo cát, một loại tảo được tìm thấy ở đại dương, có thành tế bào thủy tinh làm bằng silicon dioxide trong suốt.
Điều này không biến tảo cát thành dạng sống dựa trên silic, nhưng nó chứng minh silic thực sự có thể hoạt động như một khối xây dựng nên một sinh vật sống. Nhưng chúng ta vẫn chưa biết liệu các dạng sống dựa trên silicon có tồn tại hay không, hoặc chúng trông như thế nào.
Nguồn gốc của sự sống trên Trái Đất
Có nhiều giả thuyết cạnh tranh về cách sự sống xuất hiện trên Trái Đất. Một là các khối xây dựng sự sống được chuyển đến hoặc có trong thiên thạch. Hai là các khối xây dựng đó tự phát kết hợp với nhau thông qua địa hóa học trong môi trường ban đầu của hành tinh chúng ta.
Người ta đã phát hiện ra rằng thiên thạch mang theo các phân tử hữu cơ, bao gồm các axit amin, là thành phần thiết yếu cho sự sống. Có khả năng các phân tử hữu cơ hình thành trong không gian sâu thẳm và sau đó được thiên thạch và tiểu hành tinh đưa đến Trái đất.
Mặt khác, các quá trình địa hóa học trên Trái đất ban đầu, chẳng hạn như các quá trình xảy ra trong các ao nước ấm nhỏ hoặc trong các lỗ thông thủy nhiệt sâu dưới đại dương, cũng có thể cung cấp các điều kiện và thành phần cần thiết để sự sống xuất hiện.
Tuy nhiên, chưa có phòng thí nghiệm nào có thể trình bày một con đường toàn diện và chắc chắn dẫn đến sự hình thành RNA, DNA và sự sống tế bào đầu tiên trên Trái đất.
Nhiều phân tử sinh học có tính chất quang học, nghĩa là chúng tồn tại ở hai dạng là hình ảnh phản chiếu của nhau, giống như bàn tay trái và bàn tay phải. Trong khi cả phân tử thuận tay trái và thuận tay phải thường được tạo ra tự nhiên với số lượng bằng nhau, các phân tích gần đây về thiên thạch đã phát hiện ra một sự bất đối xứng nhỏ, thiên về dạng thuận tay trái tới 60 phần trăm.
Sự bất đối xứng này trong các phân tử hữu cơ có nguồn gốc từ không gian cũng được quan sát thấy trong tất cả các phân tử sinh học trên Trái đất (protein, đường, axit amin, RNA và DNA), cho thấy nó có thể phát sinh từ sự mất cân bằng nhỏ được đưa đến từ không gian, hỗ trợ cho lý thuyết rằng sự sống trên Trái đất có nguồn gốc ngoài Trái đất.
Cơ hội sống
Sự mất cân bằng nhẹ về tính quang học được quan sát thấy ở nhiều phân tử hữu cơ có thể là một chỉ báo cho thấy sự sống trên Trái đất bắt nguồn từ việc cung cấp các phân tử hữu cơ của sự sống ngoài Trái đất. Chúng ta cũng có thể là hậu duệ của sự sống bắt nguồn từ nơi khác.
Phương trình Drake, do nhà thiên văn học Frank Drake phát triển vào năm 1961, cung cấp một khuôn khổ để ước tính số lượng nền văn minh có thể phát hiện được trong thiên hà của chúng ta.
Phương trình này kết hợp các yếu tố như tốc độ hình thành sao, tỷ lệ các ngôi sao có hành tinh và tính toán tỷ lệ các hành tinh mà sự sống thông minh có thể xuất hiện. Một ước tính lạc quan sử dụng công thức này cho thấy rằng 12.500 nền văn minh ngoài hành tinh thông minh có thể tồn tại chỉ riêng trong Ngân Hà.
Lập luận chính cho sự sống ngoài Trái Đất vẫn mang tính xác suất: xét đến số lượng lớn các ngôi sao và hành tinh, có vẻ như rất khó có thể sự sống sẽ không phát sinh ở nơi khác.
Xác suất loài người là nền văn minh công nghệ duy nhất trong vũ trụ quan sát được được coi là ít hơn một trên 10 tỷ nghìn tỷ. Ngoài ra, cơ hội để một nền văn minh phát triển trên bất kỳ hành tinh có thể sinh sống nào cũng cao hơn một trên 60 tỷ.
Với ước tính khoảng 200 tỷ nghìn tỷ ngôi sao trong vũ trụ quan sát được, sự tồn tại của các loài công nghệ khác là rất có thể, thậm chí có khả năng tồn tại ngay trong thiên hà Milky Way của chúng ta.
Xem thêm tại đây
