Một nghiên cứu cho rằng người ngoài hành tinh không phải là những “người xanh nhỏ bé”. Họ có thể là những sinh vật màu tím.

• Việc tìm kiếm sự sống ngoài Trái Đất đòi hỏi chúng ta phải mở rộng chính định nghĩa về những dạng sống có thể tồn tại.
• Một số ngoại hành tinh, đặc biệt là những hành tinh quay quanh các sao lùn đỏ mát hơn, có thể sở hữu thực vật màu tím thay vì thảm thực vật màu xanh lá như trên Trái Đất.
• Một nghiên cứu của Đại học Cornell đã phát hiện rằng một “dấu vân tay ánh sáng” màu tím đặc biệt có thể là dấu hiệu cho sự sống ngoài Trái Đất.

Trái Đất thường được gọi là “Chấm xanh nhạt” (Pale Blue Dot) nhờ những đại dương rộng lớn, nhưng phần lớn diện tích đất liền của hành tinh thực tế lại được bao phủ bởi màu xanh lá cây.

Thực vật sử dụng diệp lục (chlorophyll) — một sắc tố hấp thụ ánh sáng đỏ và xanh lam nhưng phản xạ ánh sáng xanh lá — để thu nhận năng lượng từ Mặt Trời. Sau đó, chúng sử dụng carbon và nước để tạo ra thức ăn thông qua quá trình được gọi là quang hợp.

Mặc dù đây là kiến thức sinh học cơ bản về cách thực vật phát triển trên hành tinh của chúng ta, sự sống trên những ngoại hành tinh giống Trái Đất — đặc biệt là các hành tinh quay quanh những ngôi sao lùn đỏ — có thể sử dụng một phương thức hoàn toàn khác. Và điều đó có thể khiến cả một thế giới mang màu tím.

Các nhà khoa học tại Đại học Cornell đã nghiên cứu cách các dạng thực vật ngoài hành tinh có thể biến đổi màu sắc của thế giới xa lạ nếu chúng sử dụng bức xạ hồng ngoại để quang hợp.

Một số loại vi khuẩn, bao gồm vi khuẩn quang dưỡng không tạo oxy và vi khuẩn quang dị dưỡng, có thể tạo ra một “dấu vân tay ánh sáng” đặc trưng. Dấu hiệu này có khả năng được phát hiện bởi các đài quan sát trong tương lai, bao gồm Kính thiên văn Cực lớn (Extremely Large Telescope) của Đài thiên văn Nam Âu.

Kết quả nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Lígia Fonseca Coelho, nghiên cứu sinh tiến sĩ tại Đại học Cornell, cho biết:

“Vi khuẩn màu tím có thể phát triển mạnh trong rất nhiều điều kiện khác nhau, khiến chúng trở thành một trong những ứng cử viên hàng đầu cho dạng sự sống có thể thống trị nhiều loại thế giới khác nhau.”

Bà nói thêm rằng những vi khuẩn này đã tồn tại trên Trái Đất trong một số môi trường đặc biệt.

“Hãy tưởng tượng nếu chúng không phải cạnh tranh với thực vật xanh, tảo và các loại vi khuẩn khác: một Mặt Trời đỏ có thể mang đến cho chúng điều kiện thuận lợi nhất cho quá trình quang hợp.”

Để tìm hiểu màu sắc và đặc điểm hóa học mà một thế giới như vậy có thể phát ra, Coelho và các đồng nghiệp đã thu thập 20 mẫu vi khuẩn lưu huỳnh màu tím và vi khuẩn không lưu huỳnh màu tím từ nhiều nơi trên thế giới.

Các mẫu được lấy từ nhiều môi trường khác nhau, bao gồm cả các miệng phun thủy nhiệt và những ao nước gần khuôn viên Đại học Cornell.

Những vi khuẩn này sử dụng ánh sáng đỏ năng lượng thấp và bức xạ hồng ngoại cho một quá trình tương tự quang hợp.

Ngày nay, vi khuẩn màu tím có thể chỉ chiếm một vị trí sinh thái đặc biệt, nhưng một số nhà khoa học cho rằng Trái Đất cổ đại có thể từng có màu tím nhiều hơn đáng kể so với hiện nay.

Một nghiên cứu năm 2022 của Đại học Maryland đã tìm hiểu lý do vì sao thực vật phản xạ màu xanh lá, mặc dù Mặt Trời thực tế phát ra lượng ánh sáng lớn nhất trong vùng quang phổ xanh lam–xanh lục.

Các nhà khoa học cho rằng một phân tử nhạy sáng gọi là retinal — xuất hiện trên Trái Đất trước diệp lục — hấp thụ ánh sáng xanh lá và phản xạ ánh sáng đỏ cùng tím.

Đối với mắt người, điều đó có nghĩa là Trái Đất thời kỳ đầu có thể đã mang một màu sắc tím đặc trưng.

Khi phân tử diệp lục tiến hóa trên Trái Đất, một phần nhờ sự gia tăng lượng oxy trong khí quyển, ánh sáng xanh lá của Mặt Trời đã được các sinh vật sử dụng retinal hấp thụ.

Vì vậy, diệp lục thay vào đó hấp thụ những phần ánh sáng khác còn sẵn có.

Mặc dù Mặt Trời phát ra ít ánh sáng hơn trong những dải quang phổ này, hệ thống sử dụng diệp lục lại có hiệu quả và phát triển hơn trong quá trình quang hợp. Dần dần, sắc xanh của Trái Đất bắt đầu hình thành.

Tuy nhiên, trên những ngoại hành tinh nghèo oxy quay quanh các sao lùn đỏ mát hơn, mọi thứ có thể hoàn toàn khác.

Coelho đã xây dựng nhiều mô hình mô phỏng các hành tinh giống Trái Đất trong nhiều môi trường khác nhau, từ môi trường ẩm ướt đến khô hạn.

Kết quả cho thấy nhiều “dấu vân tay ánh sáng” của các hành tinh mô phỏng mang sắc tím.

Coelho cho biết:

“Nếu vi khuẩn màu tím phát triển mạnh trên bề mặt của một Trái Đất đóng băng, một thế giới đại dương, một Trái Đất phủ đầy băng tuyết hoặc một Trái Đất hiện đại quay quanh một ngôi sao mát hơn, giờ đây chúng ta đã có công cụ để tìm kiếm chúng.”

Vì vậy, khi sự sống ngoài hành tinh cuối cùng được phát hiện hoặc có thể tiếp cận Trái Đất, có lẽ chúng ta không nên quá tin vào hình ảnh những “người xanh nhỏ bé”.

Còn những sinh vật màu tím bay lượn? Có lẽ lần này khoa học đã bắt đầu cho chúng ta một gợi ý đáng để suy nghĩ.

Tác giả: Darren Orf