Không có nền văn minh nào quanh chúng ta 33.000 năm ánh sáng

Theo kết quả nghiên cứu được trình bày tại Hội nghị chung EPSC-DPS2025 ở Helsinki (Phần Lan), nền văn minh có trình độ công nghệ (Technological Civilization) gần Trái đất nhất trong Dải Ngân hà có thể cách xa tới 33.000 năm ánh sáng. Để tồn tại cùng thời đại với nhân loại, nền văn minh đó phải duy trì ít nhất 280.000 năm, thậm chí là hàng triệu năm.

Những phát hiện này nhấn mạnh rằng cơ hội tìm ra một hành tinh thực sự giống Trái đất - có kiến tạo mảng hoạt động và bầu khí quyển giàu nitơ và oxy, được cân bằng hợp lý với lượng oxy và carbon dioxide - là cực kỳ hiếm hoi.

Xét đến những yêu cầu đó, viễn cảnh cho SETI (Chương trình tìm kiếm trí tuệ ngoài Trái đất) dường như khá bi quan, theo tiến sĩ Manuel Scherf và giáo sư Helmut Lammer thuộc Viện Nghiên cứu Không gian, Viện Hàn lâm Khoa học Áo tại Graz.

Scherf nói: “Các trí tuệ ngoài Trái đất (viết tắt là ETI) trong thiên hà của chúng ta có lẽ cực kỳ hiếm”. Câu hỏi đặt ra là dựa vào đâu để có thể đưa ra ước lượng trên?

Cân bằng carbon dioxide

Lượng carbon dioxide trong khí quyển của một hành tinh càng nhiều thì hành tinh đó càng có khả năng duy trì sinh quyển và quá trình quang hợp lâu hơn, đồng thời ngăn khí quyển thoát ra ngoài vũ trụ. Nhưng sự cân bằng này rất mong manh: quá nhiều carbon dioxide sẽ gây hiệu ứng nhà kính mất kiểm soát hoặc khiến bầu khí quyển trở nên quá độc hại cho sự sống.

Biểu đồ này cho thấy số lượng tối đa các nền văn minh ngoài Trái đất (ETI) hiện đang tồn tại trong Dải Ngân hà. Đường màu cam liền mô tả kịch bản các hành tinh có bầu khí quyển nitơ-oxy với 10% carbon dioxide. Trong trường hợp này, tuổi thọ trung bình của một nền văn minh phải đạt ít nhất 280.000 năm thì mới có thể tồn tại một nền văn minh thứ hai trong Dải Ngân hà. Việc thay đổi lượng carbon dioxide trong khí quyển sẽ cho ra những kết quả khác nhau.

Kiến tạo mảng giúp điều tiết lượng carbon dioxide trong khí quyển thông qua chu trình carbon-silicat, do đó một hành tinh có thể ở được cần phải có kiến tạo mảng. Tuy nhiên, dần dần, carbon dioxide bị rút ra khỏi khí quyển và bị “khóa chặt” trong các lớp đá thay vì được tái chế.

Scherf giải thích: “Một lúc nào đó, lượng carbon dioxide bị rút ra khỏi khí quyển sẽ nhiều đến mức quang hợp ngừng hoạt động. Đối với Trái đất, điều đó được dự đoán sẽ xảy ra trong khoảng từ 200 triệu đến 1 tỉ năm nữa”.

Khí quyển Trái đất hiện nay chủ yếu là nitơ (78%) và oxy (21%), kèm theo một lượng nhỏ các khí khác, trong đó carbon dioxide chỉ chiếm 0,042%. Scherf và Lammer đã tính toán kịch bản nếu một hành tinh có khí quyển chứa 10% carbon dioxide (nếu hành tinh ở xa ngôi sao trung tâm hơn hoặc ngôi sao đó trẻ hơn và ít sáng hơn) thì sinh quyển có thể duy trì được 4,2 tỉ năm. Ngược lại, nếu khí quyển chỉ chứa 1% carbon dioxide, sinh quyển tối đa chỉ tồn tại được 3,1 tỉ năm.

Ngoài ra, các hành tinh này cần tối thiểu 18% oxy. Hàm lượng oxy cao hơn không chỉ cần thiết cho những loài động vật phức tạp có kích thước lớn, mà còn để duy trì sự cháy trong không khí. Nếu không có lửa, việc luyện kim sẽ bất khả thi, và một nền văn minh công nghệ sẽ không thể hình thành.

Từ sinh quyển đến nền văn minh

Scherf và Lammer tiếp tục so sánh tuổi thọ của các sinh quyển này với thời gian cần thiết để sự sống công nghệ phát triển. Trên Trái đất, quá trình này mất 4,5 tỉ năm. Do đó, vấn đề cốt lõi là một nền văn minh công nghệ phải tồn tại đủ lâu để có thể tồn tại đồng thời với chúng ta.

Sau khi kết hợp tất cả các yếu tố, Scherf và Lammer đi đến kết luận rằng: nếu một loài sở hữu công nghệ sinh sống trên một hành tinh với 10% carbon dioxide trong khí quyển, thì loài đó phải duy trì sự tồn tại của mình ít nhất 280.000 năm. Chỉ với quãng thời gian dài như vậy trong Ngân hà mới có khả năng xuất hiện thêm một nền văn minh khác cùng tồn tại đồng thời.

Nền văn minh của Trái đất thực sự "cô đơn" trong Dải Ngân hà

Scherf cho biết nếu muốn có tới 10 nền văn minh cùng tồn tại với Trái đất, thì tuổi thọ trung bình của mỗi nền văn minh phải kéo dài hơn 10 triệu năm. Nói cách khác, số lượng các trí tuệ ngoài Trái đất (ETI) là vô cùng ít ỏi và phụ thuộc chủ yếu vào việc một nền văn minh có thể tồn tại được bao lâu.

Điều đó cũng có nghĩa nếu chúng ta phát hiện ra một ETI, khả năng cao đó sẽ là một nền văn minh cổ xưa hơn nhiều so với loài người.

Từ những con số này, các nhà nghiên cứu ước tính nền văn minh công nghệ gần nhất có thể nằm cách chúng ta 33.000 năm ánh sáng. Mặt trời hiện cách tâm Dải Ngân hà khoảng 27.000 năm ánh sáng, vì vậy nền văn minh gần nhất có thể nằm ở phía bên kia của thiên hà.

Hy vọng cho chương trình tìm kiếm trí tuệ ngoài Trái đất

Tất nhiên, Scherf nhấn mạnh rằng những con số này không phải là tuyệt đối. Còn nhiều yếu tố khác chưa thể lượng hóa, như: sự khởi nguồn của sự sống, sự xuất hiện của quang hợp, sự phát triển của đa bào, hay xác suất để trí tuệ phát triển công nghệ. Nếu những yếu tố này có xác suất cao, ETI có thể không hiếm đến thế; nhưng nếu xác suất thấp, viễn cảnh sẽ bi quan hơn.

Dẫu vậy, Scherf tin rằng công cuộc tìm kiếm vẫn phải tiếp tục. Ông khẳng định: “Dù ETI có hiếm đến đâu thì vẫn chỉ có một cách duy nhất để tìm ra sự thật, đó là tìm kiếm. Nếu những nỗ lực này không tìm thấy gì, điều đó sẽ củng cố lý thuyết của chúng tôi. Còn nếu SETI phát hiện được gì đó, thì đó sẽ là một trong những đột phá khoa học vĩ đại nhất trong lịch sử nhân loại - bởi khi đó chúng ta sẽ biết rằng mình không đơn độc trong vũ trụ”.

Bùi Tú