Trên trái đất, oxy là sản phẩm phụ đặc trưng của sự sống. Nhưng điều gì sẽ xảy ra nếu các nhà thiên văn tìm thấy oxy trong bầu khí quyển của một hành tinh quay quanh một mặt trời xa xôi? Điều đó sẽ chứng minh sự sống tồn tại ở đó? Không nhất thiết, nói một nghiên cứu mới.
Phần lớn oxy trong bầu khí quyển Trái đất được tạo ra bởi các sinh vật biển nhỏ, như thực vật phù du. Hình ảnh thông qua Racing tuyệt chủng.
Hầu hết mọi người biết rằng oxy rất quan trọng đối với cuộc sống trần gian. Con người và các động vật khác hít thở nó. Tảo xanh, vi khuẩn biển và sự phong phú của Trái đất có thể tạo ra nó. Khoảng 20 phần trăm bầu khí quyển Trái đất hiện đang được tạo thành từ oxy và thực tế đó đã dẫn đến vai trò của oxy oxy trong sinh vật học như là một Chữ ký của cuộc sống. Nói cách khác, nếu các nhà thiên văn học phát hiện ra oxy trong bầu khí quyển của một hành tinh đá khác như Trái đất, quay quanh một ngôi sao xa xôi, họ có thể coi oxy là tín hiệu mạnh mẽ của sự sống trên hành tinh đó. Nhưng bây giờ một nghiên cứu mới đưa ra nghi ngờ về kết luận đó. Nó cho thấy rằng oxy có thể được tạo ra trong trường hợp không có sự sống cũng như có nguồn gốc, nếu bạn sẽ, từ một kẻ mạo danh người ngoài hành tinh.
Những phát hiện mới được đánh giá ngang hàng đã được Đại học Johns Hopkins công bố và được công bố trong số ra ngày 11 tháng 12 năm 2018 của ACS Hóa học Trái đất và Không gian.
Món quà năm mới tốt nhất bao giờ hết! Lịch mặt trăng EarthSky cho năm 2019
Về cơ bản, các nhà nghiên cứu đã có thể tạo ra cả oxy và các hợp chất hữu cơ trong các mô phỏng của khí quyển ngoại hành tinh, mà không có sự tham gia của sự sống. Các thí nghiệm được thực hiện trong phòng thí nghiệm của Sarah Hörst, một giáo sư trợ lý về khoa học Trái đất và hành tinh và là đồng tác giả của bài báo mới. Sử dụng buồng HAZE hành tinh (PHAZER), họ đã thử nghiệm chín hỗn hợp khí khác nhau được cho là tồn tại trong khí quyển của các ngoại hành tinh siêu Trái đất và Sao Hải Vương - những thế giới lớn hơn Trái đất nhưng nhỏ hơn Sao Hải Vương. Mỗi hỗn hợp bao gồm các loại khí như carbon dioxide, nước, amoniac và metan, và được làm nóng đến nhiệt độ từ khoảng 80 đến 700 độ F.
Chao He giải thích cách buồng PHAZER hoạt động. Hình ảnh qua Chanapa Tantibanchachai.
Một bầu không khí hành tinh giàu CO2 mô phỏng đang tiếp xúc với chất thải plasma trong phòng thí nghiệm Sarah Hörst. Hình ảnh qua Chao He.
Mỗi hỗn hợp được tiếp xúc với hai loại năng lượng khác nhau - plasma và tia cực tím - có thể kích hoạt các phản ứng hóa học trong khí quyển hành tinh. Plasma - mạnh hơn ánh sáng tia cực tím - có thể mô phỏng các hoạt động điện như sét và / hoặc các hạt năng lượng, trong khi ánh sáng tia cực tím tạo ra các phản ứng hóa học trong khí quyển hành tinh như trên Trái đất, Sao Thổ và Sao Diêm Vương.
Các thí nghiệm được phép chạy trong ba ngày, cùng khoảng thời gian chúng tiếp xúc với ánh sáng plasma hoặc tia cực tím từ không gian, với các khí thu được sau đó được đo bằng máy quang phổ khối - được sử dụng để xác định lượng và loại hóa chất có trong một mẫu vật lý.
Vậy các nhà nghiên cứu đã tìm thấy gì?
Các điều kiện mô phỏng tạo ra cả phân tử hữu cơ và oxy có thể tạo ra đường và axit amin như formaldehyd và hydro xyanua - nguyên liệu thô mà băng có thể bắt đầu. Theo Chao He, một nhà khoa học nghiên cứu trợ lý tại Johns Hopkins:
Mọi người thường cho rằng oxy và chất hữu cơ hiện diện cùng nhau chỉ ra sự sống, nhưng chúng tôi đã tạo ra chúng một cách đột ngột trong nhiều mô phỏng. Điều này cho thấy rằng ngay cả sự đồng hiện của các sinh trắc học thường được chấp nhận có thể là một dương tính giả cho cuộc sống.
Nghệ sĩ khái niệm về siêu hành tinh trái đất Gliese 667 Cb. Trong hệ thống ba sao này, ngôi sao chủ nhà là bạn đồng hành của hai ngôi sao có khối lượng thấp khác, được nhìn thấy ở đây từ xa. Nếu oxy được tìm thấy trong bầu khí quyển của một hành tinh như thế này, nó có thể - hoặc có thể - không phải là bằng chứng của sự sống. Hình ảnh qua ESO.
Kết quả chắc chắn rất thú vị, cho thấy oxy thực sự có thể được tạo ra mà không cần sự tham gia của bất kỳ loại sự sống nào, nhưng đồng thời chỉ ra rằng các khối xây dựng của sự sống - từ đó sự sống có thể phát sinh - cũng dễ dàng được tạo ra. Điều đó thật thú vị, vì nó hỗ trợ ý tưởng rằng cuộc sống có thể bắt đầu ở nhiều môi trường khác nhau, nơi điều kiện thuận lợi.
Vào năm 2015, một nghiên cứu khác của Norio Narita và các đồng nghiệp đã tìm thấy một quá trình khác cũng có thể tạo ra oxy, liên quan đến oxit titan - một kim loại bị oxy hóa xúc tác sự phân tách nước thành oxy và hydro khi bề mặt hành tinh tiếp xúc với bức xạ cực tím. Ngay cả chỉ 0,05 phần trăm oxit titan tạo thành vật liệu bề mặt trên ngoại hành tinh có thể tạo ra mức oxy tương tự như trong bầu khí quyển Trái đất. Nghiên cứu đó có thể được tìm thấy ở đây.
Điểm mấu chốt: Khám phá oxy trong bầu khí quyển của ngoại hành tinh siêu Trái đất hoặc cỡ Trái đất sẽ rất thú vị - và có thể là bằng chứng cho sự sống - nhưng nghiên cứu mới này cho thấy ngay cả khi đó, kết quả nên được xem xét rất cẩn thận - như một câu chuyện cảnh báo. Oxy thực sự có thể đến từ các sinh vật sống, như trên Trái đất, nhưng nó cũng có thể là một trường hợp của một kẻ mạo danh người ngoài hành tinh.
Nguồn: Hóa học pha khí của khí quyển Exoplanet mát mẻ: Cái nhìn sâu sắc từ mô phỏng phòng thí nghiệm
Thông qua Đại học Johns Hopkins.