Hành tinh cần gì để duy trì sự sống

" Sao Kim thì quá nóng, sao Hỏa thì quá lạnh, và Trái Đất thì vừa phải " - nhà khoa học hành tinh Dave Brain. Nhưng tại sao? Trong cuộc nói chuyện thú vị và hài hước này, Brain đã khám phá ra khoa học hấp dẫn đằng sau những điều cần cho hành tinh duy trì sự sống và tại sao loài người ở đúng nơi đúng thời điểm trong dòng thời gian của các hành tinh có sự sống.

Tôi rất vui khi được ở đây

Tôi rất vui khi các bạn ở đây

vì điều này khá là kì cục.

nhưng tôi mừng là chúng ta đều ở đây.

Và ở đây, ý tôi không phải là nơi này.

Hay chỗ này.

Mà là chính tại đây.

Ý tôi là Trái Đất.

ý tôi không phải nói về chúng ta,
những người trong hội trường này,

mà là sự sống,

tất cả sự sống trên Trái Đất -

"tiếng cười"

từ đa bào cho đến đơn bào,

từ vi khuẩn đến nấm,

và cả gấu biết bay nữa.

(cười)

Điều thú vị là,

Trái Đất là nơi duy nhất mà
chúng ta biết có sự sống tồn tại --

8,7 triệu loài.

Ta đã tìm kiếm ở nơi khác,

có thể chưa kĩ lưỡng
như chúng ta đã có thể

nhưng vẫn tìm kiếm và
chẳng phát hiện gì

Trái Đất là nơi duy nhất
mà ta biết có sự sống tồn tại.

Trái Đất đặc biệt chứ?

Đây là câu hỏi mà tôi cần lời giải đáp

từ khi còn bé,

tôi đoán rằng 80% hội trường này,

cũng nghĩ vậy và
muốn biết câu trả lời tương tự.

Để biết liệu có hành tinh nào khác

ngoài kia trong hệ mặt trời và hơn thế nữa

mà có thể duy trì sự sống,

bước đầu là tìm hiểu
sự sống ở đây cần những gì.

Hóa ra, trong tất cả
8.7 triệu loài,

nó chỉ cần ba điều.

Một là, tất cả sự sống
trên Trái Đất cần năng lượng.

Những thực thể sống phức tạp như
chúng ta hấp thụ năng lượng từ mặt trời,

nhưng sâu trong lòng đất
chỉ có thể lấy

từ các thứ như phản ứng hóa học

Có rất nhiều nguồn năng lượng khác nhau

sẵn có trên mọi hành tinh.

Hai là,

mọi sự sống cần thức ăn
hay chất dinh dưỡng.

đây có vẻ là một yêu cầu cao, đặc biệt
nếu bạn muốn một quả cà chua ngon lành.

(cười)

Tuy nhiên, mọi sự sống trên Trái Đất
đều lấy dinh dưỡng

chỉ từ sáu nguyên tố hóa học,

và các nguyên tố này có thể
tìm thấy ở bất cứ hành tinh nào

trong hệ mặt trời của ta.

Vậy điều đó nghĩa điều quan trọng nhất,

khó nhất để có được

là nước, không phải sừng nai.

(cười)

mặc dù sừng nai cũng khá là ngầu.

(cười)

Không phải nước đóng băng, không phải
nước ở dạng ga, mà nước ở thể lỏng.

Đó là những gì
mà mọi sự sống cần để tồn tại.

Và nhiều thiên thể của hệ mặt trời
không có nước ở dạng lỏng,

nên chúng ta sẽ không tìm ở đó.

Các thiên thể khác ở hệ mặt trời
có thế chứa nhiều nước lỏng,

thậm chí nhiều hơn Trái Đất,

nhưng chúng bị mắc kẹt dưới lớp băng,

vì thế thật khó để tiếp cận hay lấy nó,

Thậm chí rất khó để biết
liệu có sự sống ở đó không.

Vậy chúng ta chỉ còn
vài thiên thế khác để nghiên cứu.

Vì thế hãy đơn giản hóa vấn đề.

Hãy chỉ nghĩ đến nước lỏng
trên bề mặt một hành tinh.

Chỉ có ba thực thể
trong hệ mặt trời để tìm hiểu,

khi nhắc đến nước lỏng
trên bề mặt của một hành tinh,

theo thứ tự xa dần từ mặt trời,
đó là: sao Kim, Trái Đất và sao Hỏa.

Nếu bạn muốn một bầu khí quyển
để nước có thể ở dạng lỏng

bạn phải rất cẩn thận
với bầu khí quyển đó.

không thể có quá nhiều khí,
quá dày hay quá nóng,

nếu như vậy sẽ giống như sao Kim,

và bạn không thể có được nước lỏng.

Nhưng nếu quá ít khí,
quá mỏng hay quá lạnh,

mọi thứ sẽ giống như sao Hỏa, quá lạnh.

Vậy Kim Tinh quá nóng,
Hỏa Tinh quá lạnh,

và Trái Đất thì vừa phải

Nhìn các bức ảnh phía sau tôi
và các bạn sẽ thấy ngay

những nơi mà có
sự sống tồn tại trong hệ mặt trời.

Đó là một vấn đề kiểu Goldilocks,

nó đơn giản đến nỗi
một đứa trẻ cũng có thể hiểu.

Tuy nhiên,

tôi muốn nhắc các bạn hai điều

Từ câu chuyện Goldilocks
mà chúng ta có thể không bận tâm nhiều

nhưng tôi lại nghĩ nó khá là liên quan.

Điều thứ nhất:

Nếu bát của gấu mẹ quá nguội

khi Goldilocks bước vào phòng,

liệu đó có nghĩa nó sẽ lạnh mãi như vậy?

Hay đó có thể là vừa đủ
vào thời điểm khác?

Khi Goldilocks bước vào phòng
để tìm ra câu trả lời

mà chúng ta có trong truyện.

Điều này cũng đúng với các hành tinh

Chúng không phải tĩnh vật.
Chúng thay đổi.

Chúng biến đổi.
Chúng tiến hóa.

và bầu khí quyển cũng vậy.

Để tôi cho các bạn một ví dụ.

Một bức ảnh
ưa thích của tôi về Sao Hỏa.

Nó không có độ phân giải cao nhất ,
cũng không sống động nhất.

Nó cũng không phải mới nhất,

nhưng nó cho thấy đáy sông
cắt vào bề mặt của hành tinh;

Lòng sông được khắc chạm
bởi dòng chảy của chất lỏng;

Mà mất hàng trăm hoặc hàng nghìn
hay chục nghìn năm để hình thành.

Điều này không khả thi ở Sao Hỏa.

Bầu khí quyển sao Hỏa
ngày nay quá mỏng và lạnh

để nước ổn định như một chất lỏng.

Hình ảnh này cho bạn biết
khí quyển của sao Hỏa đã thay đổi,

rất nhiều.

Nó thay đổi từ trạng thái
chúng ta định nghĩa là có thể định cư,

bởi ba điều kiện
cho sự sống đã có từ lâu.

Vậy bầu không khí đó đã đi đâu

để cho nước có thể
ở dạng lỏng trên bề mặt?

Một ý kiến cho rằng không khí
thoát khỏi không gian

Các phân tử khí có đủ năng lượng để thoát

ra khỏi trọng lực của hành tinh

rời khỏi không gian,
và không bao giờ trở lại

Và điều này xảy ra hầu hết với
các thiên thể có khí quyển

Sao chổi có đuôi

đó là bằng chứng cho
sự trốn thoát của không khí

nhưng sao Kim cũng có
bầu khí quyển thoát ra theo thời gian

sao Hỏa và Trái Đất cũng vậy.

Đó chỉ còn là vấn đề về nhiệt độ và quy mô

Ta muốn biết lượng
không khí đã rò rỉ qua thời gian

để có thể giải thích sự thay đổi này

Làm thế nào không khí
lấy năng lượng để thoát ra?

Làm thế nào phân tử có
đủ năng lượng để thoát

Có hai cách nếu chúng ta
bớt đi vài thứ một chút.

Thứ nhất, ánh mặt trời

Ánh sáng tỏa ra từ mặt trời được hấp thụ
bởi các phân tử khí

và sưởi ấm các phân tử.

Vâng, đúng là tôi đang nhảy, nhưng chúng

(cười)

Ôi ở đám cưới của tôi
tôi còn không nhảy

(cười)

Chúng lấy năng lượng
để trốn thoát và thoát khỏi

trọng lực của hành tinh
chỉ bằng cách làm nóng

Cách thứ hai để lấy năng lượng
là từ gió mặt trời.

Chúng là các phân tử, khối, vật chất
bắn ra khỏi bề mặt mặt trời

và chúng bay tứ tung
trong hệ mặt trời

với vận tốc 400 km/s

đôi khi nhanh hơn bão mặt trời

và chúng va chạm
nhiều hành tinh trong không gian

về phía các hành tinh
và bầu khí quyển của chúng

chúng có thể cung cấp năng lượng

cho các phân tử khí để thoát ra.

Đây là điều mà tôi quan tâm

vì nó liên quan đến khả năng cư trú

Tôi nói rằng có hai điều
từ câu chuyện Goldiocks

tôi muốn các bạn chú ý và nhớ về nó

điều thứ hai thì hơi khó để hiểu

Nếu bát của gấu bố quá nóng,

bát của gấu mẹ thì quá nguội

không phải bát của gấu con còn lạnh hơn ư?

Nếu chúng ta nghĩ theo hướng đó?

Điều này bạn đã chấp nhận
suốt cuộc đời của mình

khi bạn nghĩ về nó nhiều hơn
nó không đơn giản đến vậy

Hiển nhiên khoảng cách giữa 1 hành tinh và
mặt trời quyết định nhiệt độ hành tinh đó

Điều này chắc chắn tạo ra sự cư trú

nhưng vẫn còn nhiều thứ
chúng ta nên quan tâm tới

Có thế chính những chiếc bát

lại giúp xác định kết quả câu chuyện

điều gì là vừa đủ

Tôi có thể nói cho bạn
nhiều đặc điểm khác nhau

của ba hành tinh trên

ảnh hưởng đến khả năng cư trú

vì lí do cá nhân
liên quan đến nghiên cứu của tôi

và sự thực là tôi đang đứng đây nhấp chuột
còn bạn thì không

(cười)

Tôi muốn nói trong khoảng 1-2 phút

về từ trường

Trái Đất có, sao Kim và sao Hỏa thì không

Từ trường được sinh ra
sâu trong lòng của một hành tinh

bằng cách dẫn điện các chất lỏng hỗn độn

tạo nên lớp từ trường lớn
bao quang trái đất

Nếu bạn có la bàn
bạn sẽ biết Bắc là hướng nào

Sao Kim, sao Hỏa không như thế

Nếu bạn dùng la bàn ở sao Kim và sao Hỏa

Chúc mừng, bạn đã bị lạc

(cười)

Điều này có ảnh hưởng tới sự cư trú?

Vậy, ảnh hưởng thế nào?

nhiều nhà khoa học cho rằng
từ trường của 1 hành tinh

có chức năng là lá chắn cho khí quyển

làm chệch hướng các phân tử gió mặt trời
ra khỏi hành tinh

trong hiệu ứng kiểu trường lực

liên quan tới điện tích
của những phân tử này

Tôi muốn coi nó như là
tấm kính chắn hắt hơi cho hành tinh

(cười)

vâng, nhiều đồng nghiệp của tôi
sau khi xem sẽ nhận ra

đây là lần đầu tiên trong
lịch sử con người

gió mặt trời được so sánh với nước mũi

(cười)

vậy tác động là Trái Đất
có thể được bảo vệ

trong hàng tỷ năm

vì chúng ta có từ trường

Khí quyển không thể thoát được

sao Hỏa, mặt khác, không được bảo vệ

bởi vì không có từ trường

và qua hàng tỉ năm

có thể không khí đã bị hút đi

để giải thích sự thay đổi
từ một tinh cầu có thể cư trú

sang hành tinh như ta biết ngày nay

Các nhà khoa học khác
cho rằng từ trường

hoạt động giống chiếc buồm trên thuyền

cho phép hành tinh tương tác với
năng lượng từ gió mặt trời nhiều hơn

là nó có thể tự mình tương tác

chiếc buồm này tích tụ năng lượng
từ gió mặt trời

Từ trường có thể thu thập
năng lượng từ gió mặt trời

cho phép càng nhiều sự thoát khí xảy ra

Ý kiến này cần được kiểm chứng

nhưng tác động và cách nó hoạt động

có vẻ rõ ràng

vì chúng ta biết rằng

năng lượng từ gió mặt trời
được tích trữ vào khí quyển

trên Trái Đất

Năng lượng đó được dẫn
dọc các đường sức từ

xuống các vùng cực

tạo nên cực quang tuyệt đẹp.

Nếu bạn từng thấy nó, quả là tuyệt vời

Chúng ta đã năng lượng đi vào

Ta đang cố tìm cách ước lượng xem có
bao nhiêu phân tử ra ngoài

và từ trường có ảnh hướng
tới điều này hay không

vậy tôi đã đặt ra vấn đề cho các bạn ở đây

mà vẫn chưa có hướng giải quyết

Ta chưa có câu trả lời

Chúng ta đang tiếp tục tìm
Chúng ta tìm thế nào?

Chúng ta cho các tàu vũ trụ
tới cả 3 hành tinh.

Một vài tàu đang vào quỹ đạo

có cả tàu MAVEN
đang quay quanh sao Hỏa

thứ mà tôi liên quan và
được trích ra ở đây,

từ ở trường đại học Colorado

Nó được thiết kế để
đo lượng khí thoát ra

Ta có vài số liệu tương đồng
ở sao Kim và Trái Đất

Khi đã có tất cả các số liệu

kết hợp chúng với nhau
chúng ta có thể hiểu

bằng cách nào 3 hành tinh tác động với
môi trường không gian

với khu vực xung quanh

và ta có thể biết được liệu từ
trường có quan trọng đối với sự sống

hay không.

Khi đã có câu trả lời,
tại sao ta nên quan tâm?

ý tôi là tôi quan tâm sâu sắc

cũng như về mặt kinh tế
nhưng cũng sâu sắc

(cười)

Trước tiên, câu trả lời cho câu hỏi này

sẽ cho ta biết nhiều hơn về cả 3 hành tinh

sao Kim Trái Đất sao Hỏa

không những về cách chúng tương tác
với môi trường ngày nay

mà cả cách đây hàng tỉ năm

liệu chúng có từng cư trú được
hay không

Nó sẽ cho ta biết về bầu khí quyển

xung quanh và gần ta.

Hơn nữa, điều mà ta biết
từ các hành tinh trên

có thể áp dụng ở bất cứ bầu khí quyển nào.

bao gồm cả những thiên thể
ta đang quan sát quanh các vì sao

Ví dụ, tàu vũ trụ Kepler

được lắp ráp và điều khiển ở Boulder

theo dõi 1 vùng trời kích cỡ bằng con tem

đã được 2 năm.

con tàu tìm thấy được hàng nghìn hành tinh

với kích cỡ bằng con tem trên bầu trời

mà chúng ta cho rằng không khác mấy
với vùng khác của bầu trời

Chúng ta đã đi qua 20 năm

từ không biết về bất cứ hành tinh nào
ngoài hệ mặt trời

tới bây giờ, có rất nhiều hành tinh

mà chúng ta không biết
phải nghiên cứu cái nào trước

mọi sự thúc đẩy đều có ích

thực tế, dựa vào sự theo dõi
của tàu Kepler

và các quan sát khác,

giờ chúng ta tin rằng

Trong 200 tỉ ngôi sao trong
riêng Dải Ngân hà thôi

trung bình, cứ 1 ngôi sao
lại có 1 hành tinh

Thêm vào đó,

ước tính cho thấy
ở đâu đó giữa 40 và 100 tỉ

trong hành tinh này chúng ta định nghĩa
có thể cư trú được

chỉ ở dải ngân hà của ta thôi

Chúng ta theo dõi các hành tinh này

nhưng vẫn chưa biết hành tinh nào
có thể sống được

giống như là bị mắc kẹt trong chấm đỏ này

(cười)

trên sân khấu này vậy.

biết rằng có thế giới khác ngoài kia

và cực kì muốn biết thêm về chúng

muốn tra hỏi chúng và tìm ra
nếu có thể, một vài thứ

có gì đó giống bạn

bạn chưa thể làm thể,
bạn vẫn chưa thể đi đến đó

và bạn phải sử dụng công cụ
bạn phát triển quanh bạn

ở sao Kim Trái Đất sao Hỏa.

và bạn phải áp dụng chúng
lên các trường hợp khác

và hy vọng mình đang tạo nên
sự liên hệ hợp lý từ dữ liệu

rằng bạn có thể quyết định
ứng viên phù hợp nhất

cho các hành tinh có thể cư trú
hay không.

cuối cùng thì, tính đến giờ, ít nhất,

Trái Đất là chấm đỏ của chúng ta, ở đây

Đây là hành tinh duy nhất mà ta biết
là có thể sinh sống được

mặc dù sẽ sớm thôi
chúng ta sẽ biết hơn nữa

Nhưng hiện tại đây là
hành tinh duy nhất có thể sống được

và nó là chấm đỏ của ta

Tôi rất vui vì chúng ta ở đây

Cám ơn.

(vỗ tay)