Người ngoài hành tinh đã chứng kiến nền văn minh hình thành trên Trái đất?

Trong các hệ sao đó, 313 hệ đã thoát ra khỏi vùng quan sát đặc biệt, được gọi là vùng trung chuyển Trái đất (ETZ), đôi khi trong vài nghìn năm qua, để lại 1.402 hệ sao có khả năng cung cấp cái nhìn thoáng qua về hành tinh của chúng ta ngày nay. Và trong 5.000 năm tới, lần đầu tiên 319 hệ sao bổ sung sẽ đi vào ETZ.

Tất cả các ngôi sao đã được xác định nằm trong vòng 326 năm ánh sáng so với Mặt trời, và 75 trong số những ngôi sao đó cách chúng ta chưa đầy 100 năm ánh sáng.

Những giả định

Nhóm nghiên cứu đã chọn tìm kiếm trong bán kính 326 năm ánh sáng này vì khu vực đó là trọng tâm của sứ mệnh Gaia của Cơ quan Vũ trụ Châu Âu, nhằm mục đích tạo bản đồ 3D về thiên hà của chúng ta và dữ liệu Gaia mới gần đây đã có sẵn.

Cho rằng con người bắt đầu truyền tín hiệu vô tuyến khoảng 100 năm trước, 75 ngôi sao gần nhất đủ gần để "sóng vô tuyến của chúng ta đã quét qua chúng rồi", Lisa Kaltenegger, phó giáo sư thiên văn học và giám đốc Viện Carl Sagan tại Đại học Cornell (Mỹ), cho biết.

Kaltenegger cho biết, bà nghĩ đây là "tập hợp con thú vị nhất" của các ngôi sao cho việc tìm kiếm trí thông minh ngoài Trái đất (SETI). Nhưng ngay cả những ngôi sao ở xa trong vùng quan sát cũng có thể có những hành tinh quay quanh với các điều kiện thích hợp để hỗ trợ sự sống. Câu hỏi đặt ra là cuộc sống đó có đang nhìn lại chúng ta?

Giả sử người ngoài hành tinh tồn tại và một số sở hữu các công cụ thiên văn tương tự như của chúng ta, các dạng sống ngoài Trái đất trong các hệ sao này, về mặt lý thuyết có thể phát hiện ra Trái đất và thậm chí phát hiện dấu hiệu của sự sống trên hành tinh, ví dụ như ôxy và khí metan trong khí quyển.

Bởi vì ôxy và mêtan phản ứng để tạo thành carbon dioxide và nước, hai loại khí này sẽ cần được sản xuất với số lượng lớn để xuất hiện trong bầu khí quyển của một hành tinh. Trên các hành tinh có nhiệt độ tương tự như Trái đất, lời giải thích duy nhất cho ôxy và khí metan trong khí quyển là sự hiện diện của sự sống.

Dấu hiệu sự sống

Các nhà thiên văn học săn lùng những dấu hiệu của sự sống trên các hành tinh xa xôi bằng cách theo dõi các ngôi sao mà các hành tinh đó quay quanh quỹ đạo, bà Kaltenegger nói thêm.

Từ Trái đất, ánh sáng của một ngôi sao mờ đi khi một hành tinh đi qua giữa ngôi sao và kính thiên văn của chúng ta. Các nhà khoa học sẽ phân tích chính xác ánh sáng thay đổi như thế nào để xác định thành phần hóa học của bầu khí quyển của hành tinh đi qua.

Phương pháp phân tích này chỉ hoạt động đối với các hành tinh có quỹ đạo của chúng giao nhau giữa các ngôi sao chủ của chúng và Trái đất. Điều đó khiến Kaltenegger và các đồng nghiệp của bà suy nghĩ về việc có bao nhiêu hành tinh có thể "nhìn thấy" Trái đất theo cách tương tự, giống như một tảng đá lang thang thỉnh thoảng đi ngang trước Mặt trời.

Nhóm nghiên cứu đã giải quyết câu hỏi này vào năm 2020, sử dụng dữ liệu từ Vệ tinh Khảo sát Ngoại hành tinh quá cảnh của NASA và sứ mệnh Gaia. Dữ liệu này chỉ ra rằng 1.004 hệ sao trong vòng 326 năm ánh sáng của Trái đất có thể "nhìn thấy" hành tinh của chúng ta ngay hiện tại.

Mặc dù phát hiện đó đã cho nhóm nghiên cứu biết được có bao nhiêu ngôi sao (và người ngoài hành tinh giả định) có thể theo dõi chúng ta, nhưng nó không trả lời được một câu hỏi lớn: Những ngôi sao này thực sự ở lại ETZ bao lâu?

"Vũ trụ là động, vì vậy điểm thuận lợi không phải là mãi mãi. Nó có được và mất", Kaltenegger nói.

Vào tháng 12/2020, sứ mệnh Gaia đã công bố thêm dữ liệu, bao gồm một cuộc điều tra chi tiết về các ngôi sao nằm trong phạm vi 326 năm ánh sáng của Mặt trời. Cái gọi là Danh mục các ngôi sao lân cận này hoàn chỉnh hơn các cuộc khảo sát trước đó và nắm bắt được chuyển động của các ngôi sao theo thời gian.

"Những gì Gaia mang lại cho bạn là sự chuyển động của ngôi sao trong một vài năm", Kaltenegger giải thích.

Trong một khoảng thời gian giới hạn, các ngôi sao có thể di chuyển với cùng tốc độ và cùng hướng, trừ khi chúng gặp phải một dị thường hấp dẫn như một lỗ đen. Vì vậy, với dữ liệu Gaia mới, Kaltenegger và nhóm của bà có thể tua lại chuyển động của các ngôi sao gần đó về cơ bản là ngang hàng với thời gian.

Điều này cho phép họ kiểm tra vị trí của các ngôi sao cách đây 5.000 năm và liệu chúng có cung cấp tầm nhìn về Trái đất vào thời điểm đó hay không. Họ đã sử dụng cùng một phương pháp để nhìn vào tương lai 5.000 năm.

"Lần đầu tiên chúng tôi có thể tính đến chuyển động của mọi thứ xung quanh mình", Kaltenegger nói.

Trong số 2.034 ngôi sao mà nhóm nghiên cứu đã xác định được, có 7 ngôi sao được biết đến là vật chủ ngoại hành tinh. Nhóm này bao gồm ngôi sao Ross 128, có thể "nhìn thấy" Trái đất trong quá khứ, cũng như ngôi sao của Teegarden và TRAPPIST-1, sẽ có thể phát hiện ra hành tinh của chúng ta trong 29 và 1.642 năm nữa. Ngôi sao TRAPPIST-1 chứa bảy ngoại hành tinh có kích thước bằng Trái đất, bốn trong số đó nằm trong khu vực được gọi là Goldilocks, nơi có các điều kiện "vừa phải" để hình thành nước lỏng.

Trong số 75 ngôi sao gần nhất mà các nhà nghiên cứu xác định, họ ước tính rằng những ngôi sao này có thể đóng vai trò chủ nhà cho 29 thế giới có khả năng sinh sống.

Ước tính này dựa trên giả định "bi quan" rằng chỉ 25% các ngôi sao có hành tinh đá giống Trái đất quay quanh chúng, mặc dù tỷ lệ xuất hiện chính xác của các hành tinh đá trong thiên hà là không rõ ràng.

Một phân tích gần đây dựa trên dữ liệu từ kính viễn vọng không gian Kepler cho rằng khoảng một nửa số ngôi sao có nhiệt độ tương tự như Mặt trời của chúng ta có thể chứa một hành tinh đá trong vùng Goldilocks.

Theo NASA, các nhà khoa học sẽ có thể quan sát kỹ hơn các ngoại hành tinh sau khi kính viễn vọng không gian James Webb ra mắt, một kính thiên văn hồng ngoại lớn có camera và quang phổ kế có thể thu được những tín hiệu rất mờ nhạt.

Nhờ độ nhạy của nó, kính thiên văn dự kiến ra mắt vào cuối năm nay sẽ cung cấp dữ liệu chi tiết về bầu khí quyển của các thế giới xa xôi, cho phép các nhà thiên văn phát hiện dấu hiệu của sự sống.

"Tôi nghĩ SETI là cuộc tìm kiếm một kiểu sống rất cụ thể, một kiểu muốn giao tiếp với chúng ta. Nhưng sự sống muốn giao tiếp với chúng ta có thể chỉ là một phần rất nhỏ của các dạng sống hy vọng tồn tại rất nhiều trong vũ trụ", Kaltenegger nhấn mạnh.