The universe contains about 100 billion galaxies. Each of those galaxies contains about 100 billion stars. Many of those stars have planets orbiting them. So how do we look for life in all that immensity? It's like searching for a needle in trillions of haystacks. We might want to focus our search on planets that we know can support life as we know it -- what we call habitable worlds. What do such planets look like? To answer that question, we don't look out there. Instead, we look at ourselves. At Earth. Because this is the one planet in the universe that we know for certain is habitable. When we look at Earth from space, we see a blue, watery world. It's no coincidence that three quarters of the surface is covered by oceans. Because of its unique chemical and physical properties, water is absolutely essential for all life as we know it. And so we get especially excited about other worlds on which water is abundant. Fortunately, water is very common in the universe. But life needs water in the form of liquid, not ice, and not vapor, and that's a little bit less common. For a planet to have liquid water at its surface, three things are important. First, the planet needs to be large enough that the force of gravity keeps the water molecules from flying off into space. For example, Mars is smaller than Earth, and so has less gravity, and that's one important reason that Mars has a very thin atmosphere, and no oceans at its surface. Second, the planet needs to have an atmosphere. Why? Because without an atmosphere, the planet is in a vacuum, and liquid water isn't stable in a vacuum. For example, our moon has no atmosphere, and so if you spill some water on the moon, it will either boil away as vapor, or freeze solid to make ice. Without the pressure of an atmosphere, liquid water can't survive. Third, the planet needs to be at the right distance from its star. Too close, and the surface temperature will exceed the boiling point of water, and oceans will turn to vapor. Too far, and the surface temperature will fall below the freezing point of water, causing the oceans to turn to ice. Fire or ice. For life as we know it, neither will suffice. You can imagine that the perfect zone where water stays liquid looks kind of like a belt around a star. We call that belt the habitable zone. So when we search for habitable worlds, we definitely want to look for planets in the habitable zones around their stars. Those regions are the best bets to find planets like Earth. But while habitable zones are a pretty good place to begin the search for planets with life, there are a couple of complications. First, a planet isn't necessarily habitable just because it's in the habitable zone. Consider the planet Venus in our solar system. If you were an alien astronomer, you'd think Venus is a pretty good bet for life. It's the right size, it has an atmosphere, and it's in the habitable zone of our sun. An alien astronomer might see it as Earth's twin. But Venus is not habitable, at least not at its surface. Not by life as we know it. It's too hot. That's because Venus' atmosphere is full of carbon dioxide, an important greenhouse gas. In fact, its atmosphere is almost entirely carbon dioxide, and is almost 100 times thicker than our own. As a result, the temperature on Venus is hot enough to melt lead, and the planet is dry as a bone. So finding planets of the right size and distance from their stars is only a beginning. We also want to know about the makeup of their atmospheres. The second complication emerges when we look a little more deeply at planet Earth. In the last 30 years, we've discovered microbes living in all sorts of extreme environments. We find them in fissures of rock miles beneath our feet, in boiling waters of the ocean floor, in acidic waters of thermal springs, and in cloud droplets miles above our heads. These so-called extremophiles aren't rare. Some scientists estimate that the mass of microbes living deep underground equals the mass of all the life at Earth's surface. These subterranean microbes don't need oceans or sunshine. These discoveries suggest that Earth-like planets may be only the tip of the astrobiological iceberg. It's possible that life might persist in aquifers beneath the surface of Mars. Microbes may thrive on Jupiter's moon Europa, where liquid water ocean probably lies beneath the icy crust. Another ocean beneath the surface of Saturn's moon Enceladus is the source of geysers erupting into space. Could these geysers be raining microbes? Could we fly through them to find out? And what about life as we don't know it, using a liquid other than water? Maybe we are the crazy creatures living in an unusual and extreme environment. Maybe the real habitable zone is so large that there are billions of needles in those trillions of haystacks. Maybe in the big scheme of things, Earth is only one of many different kinds of habitable worlds. The only way to find out is to go out and explore.
Vũ trụ chứa đựng hàng trăm tỉ thiên hà, Mỗi thiên hà chứa đựng hàng trăm tỉ ngôi sao, và rất nhiều ngôi sao có các hành tinh quay xung quanh. Vậy làm sao tìm kiếm sự sống ở nơi rộng lớn như thế? Nó giống như là mò kim đáy biển vậy, Chúng ta sẽ muốn tập trung tìm kiếm ở các hành tinh có khả năng có sự sống cao, cái mà chúng ta gọi là "Thế giới Khả sinh" Vậy những hành tinh đó trông thế nào? Để trả lời, chúng ta không nhìn ra ngoài vũ trụ, mà là nhìn vào chính hành tinh này, Trái Đất. Bởi vì đây là hành tinh duy nhất chúng ta biết rõ là "Khả sinh". Khi ngắm nhìn Trái Đất từ vũ trụ, ta thấy 1 thế giới màu xanh đầy nước. Không phải ngẫu nhiên 3/4 bề mặt Trái Đất được bao phủ bởi đại dương. Vì các đặc tính vật lý và hóa học mà chỉ có nước mới có, nước cần thiết cho tất cả sự sống. Và vì thế chúng ta đặc biệt quan tâm đến những hành tinh có nhiều nước. May mắn thay, nước rất phổ biến trong vũ trụ. Nhưng sự sống cần nước dưới dạng lỏng, không phải dạng băng hoặc hơi và nước ở thể lỏng thì ít phổ biến hơn. Để một hành tinh có nước dưới dạng lỏng trên bề mặt, có 3 điều quan trọng: Thứ nhất, hành tinh đó cần phải đủ lớn để lực hấp dẫn có thể ngăn các phân tử nước không bay vào không gian. Ví dụ, sao Hỏa nhỏ hơn Trái đất, do vậy nó có lực hút nhỏ hơn, và đó là lý do mà bầu khí quyển của sao Hỏa rất mỏng, và không có đại dương nào trên bề mặt. Thứ hai, hành tinh đó cần phải có bầu khí quyển. Tại sao? Vì nếu không, hành tinh sẽ nằm trong khoảng chân không, và nước ở dạng lỏng thì không ổn định trong chân không. Ví dụ, mặt trăng không có bầu khí quyển, vì thế khi ta đổ một ít nước lên mặt trăng nó sẽ sôi lên thành khí hoặc đông cứng lại thành băng. Không có áp suất khí quyển, nước ở dạng lỏng không thể tồn tại. Thứ ba, hành tinh cần có khoảng cách phù hợp với ngôi sao của nó. Nếu quá gần, nhiệt độ trên bề mặt sẽ vượt qua nhiệt độ sôi của nước và đại dương sẽ biến thành hơi nước. Nếu quá xa, nhiệt độ bề mặt sẽ thấp hơn nhiệt đóng băng của nước làm cho các đại dương đông lại thành băng. Dù là lửa hay băng, sự sống mà chúng ta biết đến sẽ không thể tồn tại được. Hãy nghĩ về vùng khả sinh, nơi giữ nước ở thể lỏng, như vòng đai quanh ngôi sao nó, chúng ta gọi vòng đai đó là "Vùng Khả Sinh". Vì vậy, khi tìm Thế Giới Khả Sinh, ta sẽ tìm "vùng khả sinh" quanh các ngôi sao. Đó là vùng thích hợp nhất để tìm ra hành tinh giống Trái Đất. Tuy "vùng khả sinh" là nơi khá tốt để tìm kiếm các hành tinh có sự sống thì vẫn còn một vài khó khăn. Thứ nhất, 1 hành tinh chưa chắc "khả sinh" chỉ vì nó nằm trong "vùng khả sinh". Hãy xem xét sao Kim trong hệ Mặt Trời. Nếu là nhà thiên văn ngoài vũ trụ, bạn sẽ thấy Sao Kim có sự sống Đúng kích cỡ, có bầu khí quyển, và nằm trong " vùng khả sinh" của hệ mặt trời. Nhà thiên vũ trụ có thể xem Sao Kim và Trái Đất như cặp song sinh, Nhưng sao Kim không thể có sự sống, ít nhất là trên bề mặt của nó Không phải là sự sống mà chúng ta từng được biết. Nó quá nóng. Vì bầu khí quyển của Sao Kim tràn ngập CO2, một khí nhà kính quan trọng. Thực tế, bầu khí quyển của Sao Kim hầu hết là CO2. Nó dày hơn gần 100 lần so với bầu khí quyển của chúng ta, kết quả là nhiệt độ trên Sao Kim nóng tới mức có thể nung chảy chì và hành tinh này khô như sa mạc. Nên, một hành tinh đúng kích thước và khoảng cách chỉ là bước khởi đầu. Còn cần phải biết thành phần bầu khí quyển của nó nữa. Khó khăn thứ hai xuất hiện khi chúng ta xem xét Trái Đất kĩ hơn. 30 năm qua, chúng ta đã tìm ra các vi sinh vật song được ở môi trường khắc nghiệt, Chúng sống ở các vết đá nứt sâu hàng dặm dưới mặt đất, trong những vùng nước sôi dưới đáy biển, trong vùng nước a xít của các suối nước nóng, trong các hạt nước cao hàng dặm trên bầu trời. Các sinh vật chịu được điều kiện khắc nghiệt này không hiếm. Một số nhà khoa học ước tính khối lượng vi sinh vật sống sâu trong lòng đất bằng với khối lượng của tất cả các sinh vật sống trên bề mặt Trái Đất. Những sinh vật ngầm này không cần đại dương hay ánh mặt trời. Những điều này cho thấy các hành tinh như Trái đất có thể chỉ là bề nổi của tảng băng sinh vật học vũ trụ. Có thể sự sống vẫn đang tồn tại trong tầng nước ngầm dưới bề mặt Sao Hỏa. Vi sinh vật có thể sinh sôi trên Europa của Sao Mộc nơi đại dương nước dạng lỏng nằm dưới bề mặt băng cứng. một đại dương khác nằm dưới bề mặt vệ tinh Enceladus của Sao Thổ, là nguồn của các tia nước nóng phun vào vũ trụ, Liệu tia nước nóng này có chứa vi sinh vật? Liệu chúng ta có thể bay đến đó để tìm hiểu không? Có điều gì về sự sống mà ta chưa biết, sử dụng 1 chất lỏng khác nước chăng? Có thể chúng ta mới là sinh vật lạ sống ở nơi khắc nghiệt và không bình thường. Có thể "vùng khả sinh thật sự" quá rộng lớn, có hàng tỷ cây kim dưới đáy đại dương bao la ấy. Có thể về mặt vĩ mô, Trái Đất chỉ là 1 trong rất nhiều mô thức Thế Giới Khả Sinh. Cách duy nhất để tìm ra đó là: ra ngoài kia và khám phá.