Trái đất là nơi sống cho muôn loài sau hàng tỷ năm nữa

Gần như bất kỳ nơi nào trên Trái đất, bạn đều thấy sự sống trong không khí, nước và thậm chí tận sâu dưới lòng đất.

Tuy nhiên, chúng ta biết rằng đã có những sự kiện tuyệt chủng hàng loạt trong quá khứ, cướp đi phần lớn sự sống trên Trái đất. Điều này có khiến chúng ta lo ngại?

Khí hậu hỗ trợ sự sống trong 3 - 4 tỷ năm?

Kể từ khi sự sống hình thành và lan rộng trên hành tinh xanh, chưa có bất kỳ sự kiện nào xóa sổ hoàn toàn sự sống. Tuy nhiên, đây vẫn là một điều thú vị vì bất chấp một số sự kiện được cho là nghiêm trọng, khí hậu Trái đất vẫn tương đối ổn định trong 3 - 4 tỷ năm, nhưng có lẽ là do... may mắn.

Đây được xem là một hiện tượng lạ vì chúng ta biết rằng những ngôi sao giống Mặt trời trở nên nóng hơn khi già đi và từ lâu Mặt trời đã mờ hơn khoảng 30%. Điều đó có nghĩa là Trái đất cổ đại lẽ ra phải là chất rắn đóng băng, hoặc giả sử nó là cát, có lẽ Trái đất giờ đây đang sôi sục. Thực tế đã không diễn ra như vậy và đây là điều bí ẩn.

Tác phẩm nghệ thuật mô tả các hành tinh ngoại tương tự như Trái đất, với ví dụ về nhiệt độ so với thời gian được tìm thấy trong mô phỏng.

Điều này được gọi là “Nghịch lý Mặt trời Trẻ mờ nhạt” và khiến nhiều nhà khoa học cho rằng Trái đất có một loại máy điều nhiệt, một tập hợp các điều kiện có xu hướng tái cân bằng một hệ thống thoát khỏi tình trạng bất ổn để nó không quá nóng hoặc quá lạnh. Đây sẽ là một hệ thống phản hồi tiêu cực, nếu một điều kiện phát sinh làm Trái đất nóng lên, mọi thứ sẽ thay đổi theo cách để làm nguội trở lại.

Bên cạnh đó, nếu bạn thải ra quá nhiều carbon dioxide vào không khí, các đại dương sẽ nóng lên, điều này giải phóng nhiều CO₂ hơn và bạn sẽ có một vòng phản hồi kết thúc tồi tệ như chúng ta đang chứng kiến ngày nay. Nếu có quá ít CO₂ trong không khí, Trái đất sẽ bị đông cứng.

Do ngẫu nhiên hay cơ chế?

Để tìm hiểu, Giáo sư Toby Tyrrell đã khai thác sức mạnh của cơ sở siêu máy tính Iridis của ĐH Southampton (Anh) và tạo ra mô phỏng 100.000 hành tinh! Trong đó, mỗi hành tinh được cung cấp một tập hợp các phản hồi khí hậu ngẫu nhiên, một số tiêu cực và một số tích cực, đồng thời theo dõi nhiệt độ của chúng diễn ra trong thời gian giả định 3 tỷ năm và không có các biến số khác được mô phỏng.

Vì đơn giản, ông chỉ muốn xem liệu một hành tinh có thể giữ được nhiệt độ mà sự sống có thể tồn tại trong một thời gian dài như Trái đất hay không.

Rõ ràng là các phản hồi mô phỏng không dựa trên những phản hồi thực tế như CO₂ trong không khí, thay vào đó, ông chỉ định cho các hành tinh những phản hồi toán học ngẫu nhiên, các tình huống số học nghiêm ngặt để xem điều gì xảy ra. Mỗi mô phỏng hành tinh sau đó được chạy 100 lần, với các biến thể trong nó có chút thay đổi, để xem điều gì đang xảy ra với nhiệt độ.

Vấn đề ở đây không phải là tạo ra một mô phỏng khí hậu đầy đủ mà chỉ để xem cơ hội đóng vai trò lớn như thế nào đối với khả năng sinh sống của một hành tinh. Ông đang thử nghiệm 2 giả thuyết. Thứ nhất là thông tin phản hồi không có ảnh hưởng gì, do đó mọi thứ phụ thuộc vào các dao động ngẫu nhiên.

Đó chỉ là một cơ hội thuần túy nếu một hành tinh ở trong một vùng nhiệt độ có thể sinh sống được trong hàng tỷ năm. Thứ hai là việc có phản hồi, dù tiêu cực hoặc tích cực, đều đảm bảo thành công hoặc thất bại và có khả năng là nó không đóng vai trò gì cả.

Nói cách khác, ông hy vọng xem nếu các phản hồi về khí hậu thực sự khiến Trái đất duy trì được môi trường sống lâu như vậy hoặc chỉ là do may mắn. Một hành tinh được xem là có thể sống được nếu nhiệt độ của nó duy trì mức ổn định trong hơn thời gian là 3 tỉ năm.

Nhìn vào phạm vi kết quả và cách chúng xảy ra, kết luận của ông là cả phản hồi và cơ hội ngẫu nhiên đều đóng một vai trò trong khả năng duy trì nhiệt độ sống cho muôn loài của hành tinh. Trong khi đó tỷ lệ thành công ở các mẫu có khác nhau, thay đổi theo các yếu tố trong 100 lần thử vẫn ủng hộ ý tưởng rằng cả cơ chế và cơ hội đều đóng vai trò quan trọng trên.

Tuy nhiên, điều này có thể áp dụng đối với Trái đất của chúng ta hay không vẫn là điều cần nghiên cứu thêm vì trên đây chỉ là những thử nghiệm đơn giản. Chúng ta không thực sự biết Trái đất mạnh mẽ và chống chịu được các biến cố ở mức nào, thế nhưng nó tồn tại đến ngày nay một phần là do may mắn.

• Tại sao không thể uống nước biển?
• Vì sao cái ôm có thể giúp chúng ta vui hơn nhưng có người lại không thích?
• Khoa học tìm ra lý do tại sao rán thức ăn bằng chảo chống dính vẫn dễ bị cháy