Con người tìm kiếm sự sống ngoài Trái Đất thế nào?

Theo tính toán, khả năng tồn tại sự sống ngoài Trái Đất là khả quan, nhưng cơ hội để tìm ra được lại là một vấn đề nan giải. Vì sao? Chỉ vì 1 điều thôi, chúng ta tò mò muốn biết cuộc sống của người ngoài hành tinh ra sao.

"Điều đó có thể khác hoàn toàn với những gì chúng ta hình dung, có thể nó đang hiển hiện ngay trước mắt mà chúng ta không hề hay biết" Christoph Adami, một giáo sư về vi sinh học và di truyền học phân tử tại Đại học bang Michigan cho biết.

Sự sống không phụ thuộc Cacbon

Tất cả sự sống trên Trái đất đều phụ thuộc Cacbon, nghĩa là mọi sinh vật sống con người biết đến đều được tạo nên từ các phân tử chứa các nguyên tử Cacbon và các nguyên tử khác. Cuộc sống trên Trái đất đều xoay quanh Oxy, còn cây cối thì hấp thụ cacbon dioxide (một carbon với hai nguyên tử oxy) và tạo ra oxy mà con người cần để duy trì sự sống.

Nhưng những dạng sống khác có thể dựa vào một điều gì đó khác hoàn toàn. Một ví dụ điển hình là các hợp chất hữu cơ metan đơn giản - trong đó có một nguyên tử carbon và bốn nguyên tử hydrogen.

Lấy mặt trăng Titan của sao Thổ làm ví dụ. Mặt trăng này có nhiều hồ metan lỏng trên bề mặt và có mức oxy thấp nên con người không thể tồn tại ở đó. Tuy nhiên, các hồ có thể chứa các dạng sống phụ thuộc metan, rất khác so với cuộc sống của chúng ta ở Trái Đất.

Ảnh chụp hồ metan của Mặt Trăng Titan

Vấn đề là các công cụ chúng ta sử dụng để phát hiện sự sống chỉ được thiết kế dựa trên các đặc điểm sự sống tương tự trên Trái Đất, tuy nhiên, chúng ta có thể không bao giờ biết được rằng liệu có sự sống trên Titan, hoặc một thực thể khác với các thành phần hóa học khác có tồn tại hay không.

Adami là một nhà nghiên cứu quan tâm đến vấn đề này. Ông đã trình bày cách tiếp cận của mình tại cuộc họp tháng tư năm 2015 của Hiệp hội Vật lý Mỹ tổ chức tại Baltimore, bang Maryland.

Trong đầu thập niên 90, ông đã tham gia phát triển một chương trình máy tính rất phức tạp gọi là Avida. Chương trình này tập trung nghiên cứu vấn đề làm thế nào mà các chương trình máy tính có khả năng tự tái tạo và biến đổi theo thời gian mà không cần sự can thiệp của con người. Các nhà khoa học sử dụng các chương trình như thế này để hiểu rõ hơn những đặc điểm hướng đến thuyết tiến hóa Darwin.

Dẫu vậy, Adami có kế hoạch lớn hơn cho Avida.

Sự sống ngoài vũ trụ

Ông đang tìm kiếm một đặc điểm mà tất cả các dạng sống trong vũ trụ có, sự sống ngoài vũ trụ được hình thành từ những hợp chất hoàn toàn khác với các hợp chất hóa học mà chúng ta đã biết. Nếu sự sống ngoài vũ trụ này tồn tại và bằng cách nào đó có thể nhận biết chúng, chúng ta có thể nhanh chóng tìm ra sự sống trên các hành tinh khác, ngay cả khi sự sống đó khác hoàn toàn với sự sống trên trái đất.

Adami nghĩ rằng ông đã tiến tới rất gần với vấn đề này và cho rằng: "Có những điều trong thực tế mang tính tổng quan cho tất cả các hình thức của sự sống, ở khắp mọi nơi, đó chính là thông tin". "Cơ bản thông tin chính là tiền đề cho tất cả các dự đoán mà mọi thực thể sống cùng hướng tới."

Thông tin này được lưu trữ bên trong bộ gen của mọi sinh vật. Cách tốt nhất để hình dung các thông tin này là nghĩ về nó như những thực thể riêng lẻ, hoặc dưới dạng bit trên máy tính. Ví dụ, một mạch ADN đơn lẻ của con người có thể chứa hàng trăm triệu "bit" thông tin. Và cách các sinh vật phát triển phụ thuộc việc nhân bản và biến đổi theo thời gian dựa vào những "bit" này, theo Adami.

Trong một bài giảng, nhà vật lý thiên văn nổi tiếng Stephen Hawking nói rằng thông tin trong ADN của chúng ta "có lẽ đã thay đổi chỉ với một vài triệu bit" trong vài triệu năm khi chúng ta tiến hóa từ loài vượn. Tất nhiên, Hawking là một nhà thiên văn và không phải là một nhà sinh vật học tiến hóa, vì vậy lý thuyết này chỉ được chấp nhận như một giả thuyết.

Câu hỏi lớn chưa được giải đáp

Câu hỏi lớn đặt ra là làm thế nào để phân biệt giữa các thông tin được lưu trữ trong các phân tử của các sinh vật sống và thông tin được lưu trữ trong các thực thể không có sự sống. Có một cách để làm điều này là tìm kiếm các mô hình khuôn mẫu, Adami nói.

Không giống như các sinh vật sống có thể tự tạo ra các khuôn mẫu cụ thể cũng như việc tự sao chép và nhân bản (giống như ADN con người vậy), các thực thể không có sự sống chỉ có những bit thông tin ngẫu nhiên mà không bao giờ lặp lại với tần suất bình thường.

Vì vậy, nhiệm vụ của chúng ta là: Tìm các trình tự lặp đi lặp lại. Thật không may, nói thì dễ hơn làm.

Ông nói, cách tốt nhất để làm điều đó là nghiên cứu lại các hóa chất tạo thành các loại đất đá của mặt trăng và các hành tinh khác trong hệ mặt trời của chúng ta. Chưa ai trong chúng ta bắt tay vào làm điều này. Không có thiết bị nào trên tàu thám hiểm sao Hỏa của NASA sử dụng phương pháp của Adami và chúng ta không có thiết bị thăm dò nào hoạt động trên các hành tinh khác hay các mặt trăng vào thời điểm này.

Xuất hiện một nhánh khác của sự sống?

Mặc dù việc tìm ra sự sống ngoài vũ trụ từ các loại đất đá của hành tinh khác có thể còn rất xa vời, các nhà khoa học trên Trái đất đang đặt ra mục tiêu săn lùng các dạng sống chưa bao giờ được phát hiện trước đây. Phương pháp của họ là một trong những thí nghiệm có triển vọng nhất mà cuối cùng có thể giúp chúng ta tìm thấy người ngoài hành tinh.

Tháng 11 năm 2014, một nhóm các nhà nghiên cứu tại Viện Joint Genome đề xuất một thí nghiệm tìm kiếm một nhánh thứ tư của sự sống trên Trái Đất. Hiện tại, chỉ có ba nhánh sự sống được biết đến. Đó là vi khuẩn cổ, vi khuẩn, và sinh vật nhân chuẩn. Mỗi nhánh lại có cấu trúc gien ARN khác với 2 nhánh còn lại.

Nhưng nhóm nghiên cứu tại Viện này nghi ngờ rằng có thể có một nhánh thứ tư với một chuỗi ARN hoàn toàn không giống như bất cứ thứ gì được tìm thấy trước đó. "Chúng tôi được trang bị với những công cụ mới từ công nghệ di truyền mạnh mẽ và kho dữ liệu ngày càng lớn để khám phá sự sống mới ," Eddy Rubin, giám đốc Viện tuyên bố.

Để làm được điều này, nhóm nghiên cứu muốn xem xét các gien của tế bào ở thực thể sống tí hon đã từng tồn tại hơn 2,3 tỷ năm trước, tại thời điểm đó bầu khí quyển của Trái Đất có ít oxy hơn hiện nay. Các điều kiện oxy thấp tại thời điểm đó có thể đã thúc đẩy một dạng sống di truyền độc đáo, thậm chí có thể giống với các dạng sống trên các hành tinh có ít oxy trong bầu khí quyển, như sao Hỏa chẳng hạn.

Như vậy, cho dù có tồn tại trên Trái Đất hay ở hành tinh khác thì đây chắc chắn là một bước đột phá mới vô cùng thú vị của khoa học trong công cuộc tìm kiếm sự sống mới.

Tham khảo: Business Insider.

>> Các thí nghiệm "hại não" của con người có thể hủy hoại hệ Mặt trời