Việc săn tìm người ngoài hành tinh không còn là điều mà bạn chỉ có thể
đọc trên bìa các tạp chí lá cải nữa.
Trong vài năm qua, các nhà thiên văn học đã khám phá ra hàng nghìn các
hành tinh bên ngoài Hệ Mặt Trời. Điều này cho thấy dải ngân hà có rất
nhiều thế giới khác nhau, ít nhất trung bình một hành tinh ứng với một
ngôi sao.
Sự tồn tại của nhiều hành tinh cũng làm tăng khả năng ít nhất một trong
số chúng sẽ chứa sự sống - và thậm chí có khả năng có một người ‘anh em
song sinh’ của Trái Đất.
Điều này khiến việc săn lùng người ngoài hành tinh trở thành một mục
tiêu khoa học thực sự.
“Hiện chúng ta đã sẵn sàng để đi từ câu hỏi ‘liệu có các hành tinh khác
hay không?’ đến câu hỏi ‘liệu có sự sống trên những hành tinh này hay
không?”, Nick Siegler, kỹ sư trưởng công nghệ từ chương trình khám phá
hành tinh ngoài trái đất của NASA, nói.
Sara Seager, một khoa học gia chuyên tìm kiếm sự sống ngoài Trái Đất,
tin rằng chìa khóa dẫn đến thành công cho việc này là việc tìm hiểu
được bầu khí quyển của những thế giới bên ngoài hành tinh của chúng ta.
Vấn đề ở đây là rất khó để tìm thấy sự sống cách Trái Đất hàng triệu
dặm, nhất là khi đó chỉ là những sự sống sơ khai.
Một phần cấu trúc có nhiệm vụ làm giá đỡ cho Starshade
Một trong những công nghệ có thể giúp các nhà nghiên cứu như Seager đạt
được mục tiêu là một bộ máy kỳ lạ, có hình dáng một bông hoa, với tên
gọi Starshade.
Nó giống như một chiếc dù khổng lồ ngoài vũ trụ, được thiết kế để che
ánh sáng từ một ngôi sao, từ đó cho phép các kính thiên văn tránh bị
ngôi sao đó gây chói, từ đó cho phép ta nhìn trực tiếp vào các hành tinh
nằm trong quỹ đạo của nó và tìm kiếm sự sống ngoài hành tinh, nếu có.
“Nếu chúng ta thực sự muốn tìm ra người anh em song sinh của Trái Đất
trong tương lai gần - ví dụ như một hay hai thập kỷ tới, thì chúng ta sẽ
cần đến Starshade,” Seager, người hiện đang công tác tại Trường Công
nghệ Massachusetts (MIT), nói.
Đó là vì một ngôi sao giống như Mặt Trời sáng hơn 10 tỷ lần so với các
hành tinh như Trái Đất.
Các nhà thiên văn học chỉ có thể tìm kiếm dấu hiệu của sự sống nếu như
họ tìm cách che được một phần ánh sáng từ những ngôi sao như vậy, giúp
cho kính thiên văn nhìn trực tiếp vào chính hành tinh đó.
Đây là một chiến lược khác hẳn so với cách mà các nhà thiên văn học đã
khám phá ra những hành tinh trước đây.
Bởi vì các hành tinh khác rất xa, rất nhỏ và không nhìn rõ được, các nhà
thiên văn học thường quan sát chúng một cách gián tiếp, dựa vào những
khi ánh sáng từ các ngôi sao giảm xuống khi một hành tinh khác đi ngang
qua ngôi sao của nó hoặc bằng cách đo độ nghiêng của một ngôi sao dưới
tác động từ lực hút của một hành tinh.
Tuy nhiên, việc săn tìm người ngoài hành tinh đòi hỏi một chiến lược
khác.
Northrop Grumman
Các nhà khoa học đã hy vọng sẽ tìm thấy khí trong khí quyển của hành
tinh đó, và những hoá chất có thể là dấu hiệu của sự sống như oxy, vốn
chiếm khoảng 20% bầu khí quyển Trái Đất.
“Nếu không có sự sống - thực vật hay các vi khuẩn - chúng ta sẽ không có
oxy,” Seager nói.
Đó là lý do vì sao oxy là một trong những phân tử sinh học quan trọng
nhất.
Sự sống trên Trái Đất sản sinh ra đủ loại khí, và sự sống ngoài hành
tinh có thể còn đa dạng hơn thế nhiều.
Điều thách thức ở đây là phải xác định được xem liệu các hóa chất đó có
phải có nguồn gốc sinh học hay không.
Mặc dù cho đến nay, vẫn chưa ai tìm ra các dấu hiệu của sự sống, các nhà
thiên văn học đã biết thêm một số khí quyển khác nhau.
Khi một hành tinh đi qua ngôi sao của mình, ánh sáng từ ngôi sao đó sẽ
xâm nhập xuyên qua lớp khí bao quanh hành tinh.
Các phân tử trong bầu khí quyển hấp thụ một lượng ánh sáng, tuỳ thuộc đó
là chất gì.
Các khoa học gia tiến hành thử nghiệm với mô hình Starshade thu nhỏ
trên sa mạc
Bằng cách đo đạc lượng ánh sáng bị hấp thụ, các nhà thiên văn học có thể
xác định loại khí đó.
Các kính thiên văn lớn hơn như James Webb Space, dự kiến sẽ đi vào hoạt
động năm 2018, sẽ có khả năng dùng kỹ thuật này để đưa ra lời giải chi
tiết hơn.
Nó thậm chí còn có thể nhận biết các phân tử sinh học, “nếu gặp may
mắn", Siegler nói.
Tuy nhiên, phương pháp này chỉ phù hợp với các hệ hành tinh xung quanh
các ngôi sao nhỏ, gọi là ngôi sao lùn M - thay vì các ngôi sao có kích
cỡ như Mặt Trời.
Đây là lý do vì sao các nhà thiên văn học như Seager muốn biến Starshade
thành hiện thực.
Starshade được phóng cùng với một kính thiên văn, và khi nó đạt đến vị
trí thích hợp trong vũ trụ, nó sẽ mở rộng bán kính ra tới 34m.
Cánh của nó, được làm rất sắc, sẽ giúp loại bỏ tác động của tình trạng
nhiễu xạ ánh sáng.
Starshade và kính thiên văn sau đó sẽ tách nhau xa tới 50 ngàn km, gần
bốn lần đường kính Trái Đất.
Điều này không dễ dàng. Nhưng các nhà nghiên cứu đã đề cập đến việc thử
nghiệm ở sa mạc, sử dụng một cái đèn và một mô hình Starshade, và một
camera. Jeremy Kasdin từ Đại học Princeton, Hoa Kỳ, là một trong những
người dẫn đầu dự án Starsade, và là người đang tiến hành các thử nghiệm
ở quy mô thu nhỏ. Mặt bằng thí nghiệm này trải dài 78m, với mô hình
Starshade thu nhỏ có chiều rộng 5cm.
Nếu dự án này nhận được đủ tài trợ, NASA có thể triển khai Starshade vào
năm 2026.
"Chúng ta sẽ không thể có được những tiến bộ về kỹ thuật để hoàn thiện
Starshade và phóng nó vào thời điểm nào đó trong thập niên 2020,"
Kasdin nói.
Nhưng Starshade không phải là cách duy nhất để chặn ánh sáng phát ra từ
một ngôi sao.
Việc triển khai nó có thể thực hiện cùng lúc với WFIRST, một kính thiên
văn vũ trụ hiện đại có khả năng chặn ánh sáng ngôi sao từ bên trong kính
thiên văn.
"Chúng tôi muốn nhiều phương án khác nhau, phòng trường hợp một trong số
này không hiệu quả", Siegler nói.
Kính thiên văn để nhìn tán mặt trời là một công nghệ đã qua thử nghiệm.
Nó được phát minh lần đầu tiên vào hồi thập niên 1930 để nghiên cứu lớp
ngoài của Mặt Trời, và cũng có thể dùng để tìm ra người anh em song sinh
của Trái Đất. Nhưng Siegler nói công nghệ này vẫn chưa sẵn sàng.
Kính thiên văn để nhìn tán Mặt Trời là một công cụ phức tạp và mỏng
manh, khiến nó có thể bị tác động bởi nhiệt và những rung chuyển như từ
bánh xe phản ứng của kính thiên văn dùng để chỉ hướng cho tàu vũ trụ.
Bất cứ thứ gì cũng có thể bị làm chệch hướng kính thiên văn, làm ánh
sáng lọt vào camera, phá hỏng chương trình quan sát.
Tuy nhiên, với Starshade, ánh sáng không thể nào đi lọt vào kính thiên
văn. Tất cả những gì bạn cần là một kính thiên văn đơn giản và nhỏ, thậm
chí còn rẻ hơn và dễ chế tạo hơn.
Starshade có thể không cần tới kính thiên văn của riêng nó, thay vào đó,
dựa vào WFIRST.
Trong lúc này, hành trình săn tìm người anh em song sinh của Trái Đất
đang nóng lên.
"Có rất nhiều kiến thức khoa học có thể được thu thập từ việc quan sát
các hành tinh ở đủ kích cỡ, nhưng cuối cùng thì hầu hết chúng ta vẫn
muốn tìm được một Trái Đất thứ hai," Kasdin nói.
Nếu điều đó xảy ra, sẽ có nhiều lời kêu gọi tìm hiểu xem ở đó có sự sống
không. Starshade và những dự án như vậy có thể là có hội tốt nhất của
chúng ta.
Marcus Woo
