Mọi người đều muốn biết liệu có sự sống ngoài hành tinh trong vũ trụ hay không, nhưng Trái Đất có thể cho chúng ta manh mối rằng nếu nó tồn tại, nó có thể không phải là loại xây dựng nền văn minh. Hầu hết lịch sử Trái Đất cho thấy sự sống là đơn bào. Tuy nhiên, điều đó không có nghĩa là nó đơn giản. Những cỗ máy phân tử tuyệt đẹp đã được phát triển bởi những sinh vật nhỏ bé đó. Những gì trong bầu khí quyển của một hành tinh cũng có thể xác định những gì tiến hóa có thể tạo ra. Có vùng nào có thể ở được cho sự sống phức tạp nhỏ hơn nhiều so với những gì được phép đối với vi khuẩn không?
Ngươi cho rằng chúng ta chỉ có một mình sao? Câu hỏi đó, không thất bại, là một trong những điều đầu tiên mọi người hỏi tôi khi họ biết tôi là một nhà thiên văn học. Và tôi hiểu tại sao. Đó cũng là câu hỏi tôi muốn có câu trả lời nhất. Nhưng câu trả lời đó có thể phụ thuộc rất nhiều vào loại cuộc sống mà vũ trụ ủng hộ (nếu nó ủng hộ bất kỳ điều gì). Vì vậy, câu hỏi tôi muốn đề cập ngắn gọn ngày hôm nay là sẽ phổ biến như thế nào đối với bất kỳ sự sống nào xuất hiện trên bất kỳ hành tinh nào trong vũ trụ để bắt đầu leo lên nấc thang tiến hóa phức tạp?
Trên Trái Đất, lịch sử sự sống chủ yếu là câu chuyện về các tế bào đơn lẻ. Nguồn gốc của Trái Đất nằm cách đây khoảng 4,5 tỷ năm và các hồ sơ hóa thạch tốt nhất cho thấy sự xuất hiện của sự sống như những sinh vật đơn bào khoảng một tỷ năm sau đó. Sau lần xuất hiện đầu tiên của sự sống, gần hai tỷ năm trôi qua trong đó tất cả các hoạt động tiến hóa đều nằm trên những sinh vật đơn bào đó. Có một số máy móc sinh hóa thực sự tuyệt vời phát triển trong những tế bào nhỏ đó nhưng nếu bạn quan tâm đến các sinh vật đa bào, chúng không xuất hiện cho đến khoảng 700 triệu năm trước.
…Nếu có một điều chúng ta biết là đúng, thì đó là thiên nhiên thông minh hơn chúng ta. Điều đó có nghĩa là nó có thể biết rất nhiều cách để sản xuất động vật mà không cần oxy xung quanh hoặc thậm chí khi có xô CO2.
Chúng ta sẽ làm gì với thời gian dài vô cùng dài này của Trái Đất với tư cách là Hành tinh vi khuẩn? (Lưu ý, thực sự cũng có các loại sinh vật đơn bào khác). Vâng, nó chắc chắn cho chúng ta biết rằng thành công tiến hóa không đòi hỏi tính đa bào. Trong những kỷ nguyên dài này, sự sống đã phát minh ra một loạt các máy nano tuyệt vời nhất cho nhiều mục đích khác nhau. Ví dụ, các sinh vật đơn bào đã phát minh ra quang hợp để biến ánh sáng mặt trời thành đường, trao đổi chất để biến đường thành năng lượng và các cơ chế vận chuyển nội bào phức tạp để di chuyển đồ đạc đến nơi cần thiết và loại bỏ chất thải. Trái Đất trước khi thực vật và động vật đã là một nơi màu mỡ đầy sự sống, theo cách của nó, đã trở nên phức tạp một cách ngoạn mục, ít nhất là ở cấp độ hóa sinh.
Với thời gian dài của phiên bản Trái Đất này, có thể không có lý do gì mà sự sống phức tạp hơn được dự kiến sẽ hình thành trong tất cả hoặc thậm chí hầu hết các trường hợp trên các hành tinh khác.
Một cách khác, câu chuyện về sự sống trên Trái Đất có thể không được lặp lại ở những nơi khác trong vũ trụ liên quan đến thành phần của bầu khí quyển hành tinh. Thế giới của chúng ta không bắt đầu với không khí giàu oxy. Thay vào đó, oxy đã không xuất hiện cho đến gần hai tỷ năm sau khi hành tinh hình thành và một tỷ năm sau khi sự sống xuất hiện. Bầu khí quyển ban đầu của Trái Đất, rất có thể, là hỗn hợp của nitơ và CO2. Đáng chú ý, chính sự sống đã bơm oxy vào không khí như một sản phẩm phụ của một dạng quang hợp mới được phát minh bởi một loại sinh vật đơn bào mới, sinh vật nhân chuẩn mang nhân. Sự xuất hiện của oxy trong không khí Trái Đất không chỉ là sự tò mò về sự tiến hóa. Sự sống sớm tìm ra cách sử dụng nguyên tố mới dồi dào và hóa ra, hóa hóa sinh dựa trên oxy đã được tăng áp so với những gì đến trước đó. Với nhiều năng lượng sẵn có hơn, sự tiến hóa có thể tạo ra những sinh vật lớn hơn và phức tạp hơn bao giờ hết.
Oxy cũng có thể là duy nhất trong việc cho phép các loại trao đổi chất trong cuộc sống đa bào (đặc biệt là của chúng ta) cần thiết để tạo ra động vật nhanh và suy nghĩ nhanh. Nhà sinh vật học vũ trụ David Catling đã lập luận rằng chỉ có oxy mới có loại hóa học phù hợp cho phép động vật hình thành trên bất kỳ thế giới nào.
Khí quyển có thể đóng một vai trò khác trong những gì có thể và không thể xảy ra trong quá trình tiến hóa của sự sống. Năm 1959, Su-Shu Huang đề xuất rằng mỗi ngôi sao sẽ được bao quanh bởi một vùng quỹ đạo có thể ở được, nơi một hành tinh sẽ có nhiệt độ không quá nóng cũng không quá lạnh để giữ cho sự sống không hình thành (tức là nước lỏng có thể tồn tại trên bề mặt hành tinh). Kể từ đó, khu vực có thể ở được đã trở thành một yếu tố chính của các nghiên cứu sinh học vũ trụ. Các nhà thiên văn học hiện biết rằng phần bên ngoài của vùng có thể ở được sẽ bị chi phối bởi các thế giới có nhiều khí nhà kính như CO2. Ví dụ, một hành tinh ở một địa điểm như sao Hỏa sẽ cần một tấm chăn CO2 dày để giữ cho bề mặt của nó trên mức đóng băng. Nhưng tất cả những CO2 đó có thể gây ra những vấn đề riêng cho sự sống. Hầu như tất cả các dạng sống động vật trên Trái Đất, bao gồm cả sinh vật biển, đều chết khi được đặt trong môi trường giàu CO2. Điều này đã khiến nhà thiên văn học Eddie Schwieterman và các đồng nghiệp đề xuất một vùng có thể ở được cho sự sống phức tạp: Một dải quỹ đạo nơi các hành tinh có thể giữ ấm mà không cần bầu khí quyển CO2 nặng. Theo Schwieterman, đời sống động vật thuộc loại mà chúng ta biết sẽ chỉ có thể hình thành trong dải quỹ đạo mỏng hơn nhiều này.
Vì vậy, chúng tôi có ba dòng bằng chứng có thể cho thấy sự sống đa bào (bao gồm cả động vật suy nghĩ) có thể không phải là con đường được thực hiện nhiều nhất trên khắp vũ trụ. Nếu điều này là đúng, thì thiên hà có thể tràn ngập sự sống nhưng thưa thớt về xúc tu, bàn chân hoặc ủng trên mặt đất.
Bây giờ, trước khi vai bạn chùng xuống trong nỗi buồn, điều quan trọng cần lưu ý là một số sự kiện. Đầu tiên, có khả năng có 400 tỷ hành tinh trong thiên hà của chúng ta. Điều này cung cấp rất nhiều thời gian để thử nghiệm. Thứ hai, nếu có một điều chúng ta biết là đúng, thì đó là thiên nhiên thông minh hơn chúng ta. Điều đó có nghĩa là nó có thể biết rất nhiều cách để sản xuất động vật mà không cần oxy xung quanh hoặc thậm chí khi có xô CO2.
Chúng tôi sẽ không biết cho đến khi chúng tôi bắt đầu tìm kiếm. Và đây là tin tốt. Cuối cùng chúng tôi đã sẵn sàng để bắt đầu tìm kiếm.
