Dấu hiệu sự sống ngoài hành tinh được phát hiện cách trái đất 124 năm ánh sáng

Dựa trên dữ liệu từ Kính viễn vọng không gian James Webb (JWST), nhóm nghiên cứu đã phát hiện dấu vân tay hóa học của dimethyl sulfide (DMS) và dimethyl disulfide (DMDS) – các hợp chất trên trái đất chủ yếu được tạo ra bởi vi khuẩn như thực vật phù du biển. Hai phân tử này được xác định trong bầu khí quyển của hành tinh K2-18b, nằm cách trái đất khoảng 124 năm ánh sáng trong chòm sao Sư tử

Đây được xem là “gợi ý mạnh mẽ nhất từ trước đến nay” về sự tồn tại của hoạt động sinh học bên ngoài hệ mặt trời, với nhiều nhà khoa học gọi đây là một “khoảnh khắc chuyển đổi to lớn”.

K2-18b quay quanh một ngôi sao lùn đỏ nằm trong “vùng có thể sinh sống” – khu vực lý tưởng nhất để tìm thấy các hành tinh hỗ trợ sự sống. Hành tinh này có kích thước lớn hơn trái đất 2,6 lần và nặng hơn 8,6 lần. Các nhà khoa học tin rằng nó có thể được bao phủ bởi đại dương và thuộc loại được gọi là “thế giới Hycean”. Nhiệt độ trên hành tinh này tương đương trái đất, nhưng do quỹ đạo gần sao mẹ nên một năm trên đó chỉ kéo dài 33 ngày.

Ảnh: N.Madhusudhan.

Các quan sát trước đây đã phát hiện khí mê-tan và carbon dioxide – những phân tử gốc carbon lần đầu tiên được xác định trên một ngoại hành tinh trong vùng có thể sinh sống. Giờ đây, việc phát hiện DMS và DMDS – vốn chỉ do sinh vật sống tạo ra – càng củng cố khả năng tồn tại của sự sống.

Nồng độ DMS và DMDS trên K2-18b cao hơn rất nhiều so với trái đất – nơi chúng thường chỉ xuất hiện với nồng độ dưới một phần tỷ theo thể tích. Trên K2-18b, chúng được ước tính đạt hơn 10 phần triệu – cao hơn hàng nghìn lần.

Giáo sư Nikku Madhusudhan từ Viện Thiên văn học Cambridge, người dẫn đầu nghiên cứu, cho biết: “Các nghiên cứu lý thuyết trước đó đã dự đoán rằng có thể tồn tại nồng độ cao các loại khí gốc lưu huỳnh như DMS và DMDS trên các thế giới Hycean. Và bây giờ chúng tôi đã quan sát được điều đó, đúng như dự đoán. Với tất cả những gì chúng ta biết về hành tinh này, một thế giới Hycean với đại dương tràn ngập sự sống là viễn cảnh phù hợp nhất với dữ liệu chúng ta có.”

Tuy nhiên, ông cũng nhấn mạnh sự thận trọng: “Mặc dù kết quả rất thú vị nhưng điều quan trọng là phải thu thập thêm dữ liệu trước khi tuyên bố rằng đã tìm thấy sự sống trên một thế giới khác.” Ông cũng thừa nhận có khả năng tồn tại các quá trình hóa học chưa từng được biết đến trên K2-18b có thể giải thích cho những dấu hiệu trên.

Để xác định các phân tử trong bầu khí quyển của hành tinh này, các nhà thiên văn học phân tích ánh sáng từ sao mẹ khi hành tinh di chuyển ngang qua. JWST có thể đo được sự giảm độ sáng của sao và phân tích phần ánh sáng đi qua bầu khí quyển hành tinh, từ đó xác định được thành phần hóa học của khí quyển qua dấu ấn trên quang phổ.

Năm ngoái, JWST đã phát hiện ra các dấu hiệu yếu ớt cho thấy “có điều gì đó khác đang xảy ra” trên K2-18b, cùng với khí mê-tan và carbon dioxide. Giáo sư Madhusudhan cho biết: “Chúng tôi không chắc tín hiệu trước đó có phải là DMS hay không, nhưng chỉ cần một chút manh mối về nó cũng đủ để chúng tôi quan sát lại bằng một thiết bị khác của JWST.”

Phát hiện sơ bộ về DMS sử dụng hai thiết bị của JWST là NIRISS (máy ảnh hồng ngoại gần và máy quang phổ không khe hở) và NIRSpec (máy quang phổ hồng ngoại gần), bao phủ bước sóng gần hồng ngoại (0,8–5 micron). Quan sát mới nhất sử dụng thiết bị MIRI (thiết bị hồng ngoại trung bình) trong dải hồng ngoại trung bình (6–12 micron), cung cấp bằng chứng độc lập cho kết quả trước đó.

“Đây là một bằng chứng độc lập, sử dụng thiết bị khác và dải bước sóng khác, không trùng lặp với quan sát cũ. Tín hiệu truyền đi mạnh mẽ và rõ ràng,” giáo sư Madhusudhan nói.

Nhà nghiên cứu Måns Holmberg từ Viện Khoa học Kính viễn vọng Không gian ở Baltimore, Hoa Kỳ, chia sẻ: “Thật đáng kinh ngạc khi thấy kết quả vẫn nhất quán trong suốt quá trình phân tích độc lập và thử nghiệm độ tin cậy mở rộng.”

DMS và DMDS thuộc cùng một họ hóa học và đều được xem là dấu hiệu sinh học. Dù có đặc điểm quang phổ chồng lấn trong phạm vi quan sát, nhưng các nghiên cứu sâu hơn có thể giúp phân biệt rõ hai phân tử này.

Đồng tác giả Savvas Constantinou từ Viện Thiên văn học Cambridge cho biết: “Công trình của chúng tôi là điểm khởi đầu cho mọi cuộc điều tra hiện đang cần thiết để xác nhận và hiểu rõ ý nghĩa của phát hiện thú vị này.”

Theo nhóm nghiên cứu, các quan sát đã đạt đến mức ý nghĩa thống kê “ba sigma” – tương đương xác suất 0,3% xảy ra ngẫu nhiên. Tuy nhiên, để một phát hiện được công nhận là khám phá khoa học, phải đạt mức năm sigma – tương đương xác suất dưới 0,00006%. Nhóm kỳ vọng thời gian quan sát bằng JWST kéo dài từ 16 đến 24 giờ có thể giúp họ đạt được mức năm sigma quan trọng này.

Phát hiện đã được công bố trên tạp chí The Astrophysical Journal Letters.

Trước đó vào tháng trước, các nhà khoa học cũng phát hiện các phân tử hữu cơ có “kích thước chưa từng thấy” trên sao Hỏa, củng cố thêm giả thuyết rằng sự sống từng tồn tại trên hành tinh Đỏ. Những chuỗi cacbon dài chứa tới 12 nguyên tử liên tiếp đã được phát hiện trong các mẫu đá có niên đại hàng tỷ năm. Các phân tử này – lâu đời nhất được xác định trên sao Hỏa – có thể có nguồn gốc từ axit béo, một thành phần cơ bản của chất béo và dầu được tạo ra nhờ hoạt động sinh học trên trái đất.

Các chuyên gia đánh giá rằng phát hiện này mang “ý nghĩa lớn” trong việc tìm kiếm dấu hiệu sự sống ngoài trái đất.