Trong nhiều thập kỷ, hành trình tìm kiếm sự sống ngoài Trái Đất của NASA và cộng đồng khoa học toàn cầu luôn tuân thủ một nguyên tắc cốt lõi: "Hãy tìm nơi nào có nước".
Khái niệm "vùng có thể sinh sống" - khoảng cách lý tưởng từ một ngôi sao để nước tồn tại ở thể lỏng - đã trở thành tiêu chuẩn vàng để lựa chọn mục tiêu quan sát.
Hình minh họa về Kepler-186f, một ngoại hành tinh nằm trong vùng có thể sinh sống xung quanh ngôi sao của nó (Ảnh: NASA).
Tuy nhiên, thực tế hiện nay cho thấy nước không phải là yếu tố duy nhất quyết định khả năng tồn tại sự sống. Việc phát hiện hàng ngàn ngoại hành tinh với đặc điểm khí hậu, địa chất và bức xạ đa dạng đã vẽ nên một bức tranh phức tạp hơn nhiều về sự sống ngoài hành tinh.
Đối mặt với thách thức này, một nhóm các nhà khoa học NASA, dẫn đầu bởi Tiến sĩ Daniel Apai từ Đại học Arizona, đã đề xuất một mô hình đột phá: "Khả năng tồn tại dạng sống định lượng" (Quantitative Habitability).
Đây là mô hình tiên phong đánh giá xác suất tồn tại sự sống trên các hành tinh xa xôi bằng cách kết hợp dữ liệu môi trường thiên văn với khả năng thích nghi sinh học thực nghiệm.
Kepler 186 nằm trong vùng có thể sinh sống tương tự như Trái Đất, mặc dù nó quay quanh một ngôi sao lùn M1 (Ảnh: NASA).
Thay vì chỉ đặt câu hỏi liệu một hành tinh có phù hợp để sống hay không, mô hình mới đi sâu hơn: "Liệu hành tinh này có thể hỗ trợ một dạng sống cụ thể, dù là vi khuẩn kỵ khí hay sinh vật cực đoan?".
Khác với phương pháp nhị phân truyền thống, mô hình này xây dựng hai lớp phân tích. Lớp đầu tiên là mô hình hóa môi trường dựa trên các chỉ số thu thập từ kính thiên văn như nhiệt độ, thành phần khí quyển và mức độ bức xạ.
Lớp thứ hai mô phỏng khả năng sinh tồn của các sinh vật cực đoan có thật trên Trái Đất, từ vi khuẩn sống trong suối axit, băng vĩnh cửu đến sinh vật ở miệng phun thủy nhiệt sâu dưới đáy đại dương.
Sự kết hợp này mang lại một xác suất định lượng về các dạng sống một cách linh hoạt và sát thực tế hơn, giúp các hệ thống quan sát tập trung vào những mục tiêu có tiềm năng cao nhất, thay vì dàn trải thời gian cho hàng trăm hành tinh "giống Trái Đất" nhưng chưa rõ giá trị sinh học.
Trong một vũ trụ rộng lớn và đầy bí ẩn, đây có thể là công cụ then chốt giúp nhân loại tiến gần hơn tới lời giải cho câu hỏi muôn thuở: Chúng ta có thực sự cô đơn trong vũ trụ?
Không chắc chắn cũng có thể là thông tin quý giá
Hình minh họa đài quan sát chụp ảnh các ngoại hành tinh có thể có sự sống (Ảnh: Scientific Visualization Studio).
Một điểm đột phá khác của mô hình mới là khả năng xử lý dữ liệu thiếu chắc chắn – một thực trạng phổ biến trong thiên văn học.
Khi một hành tinh cách chúng ta hàng trăm năm ánh sáng, các nhà khoa học chỉ có thể thu thập tín hiệu ánh sáng mờ nhạt, phân tích phổ để suy luận về bầu khí quyển hay nhiệt độ bề mặt. Trong nhiều trường hợp, các thông số này chỉ được xác định với xác suất 60-90%, không phải là kết luận tuyệt đối.
Trước đây, mức độ không chắc chắn này thường buộc các nhà nghiên cứu phải loại bỏ dữ liệu hoặc đưa ra đánh giá chủ quan. Tuy nhiên, nhờ sử dụng công cụ tính toán xác suất tiên tiến, nhóm của Tiến sĩ Apai giờ đây có thể đưa cả mức độ không chắc chắn này vào mô hình và vẫn đưa ra được đánh giá hữu ích.
Đây là một bước chuyển mình quan trọng về mặt phương pháp luận, biến dữ liệu chưa hoàn hảo thành thông tin khoa học có giá trị.
Trong giai đoạn tới, nhóm nghiên cứu dự kiến sẽ tiếp tục mở rộng cơ sở dữ liệu về các sinh vật cực đoan, đồng thời mô phỏng cả những dạng sống lý thuyết không dựa trên carbon hay nước, ví dụ như sinh vật sử dụng amonia hay sống trong khí quyển metan.
Đây là những bước đi cần thiết để mở rộng khả năng đánh giá sinh quyển ngoài Trái Đất một cách bao quát hơn, đặc biệt khi các sứ mệnh khám phá những mặt trăng như Europa hay Enceladus đang ngày càng trở nên hiện thực.
