[Radio] - Trong những năm thập niên 70 thế kỷ trước, Hawking đã từng tiên tri rằng, trong vũ trụ mênh mông, nhất định có thể tìm được vô số trái đất, chúng đều ở Dải thích hợp sinh sống của hằng tinh (Goldilocks), giống như Trái đất ở trong Dải thích hợp sinh sống trong Hệ Mặt trời.
Nghe thêm: Radio Văn Hóa
Tìm kiếm trái đất thứ 2
Tháng 4 năm 2022, Đài Thiên văn Thượng Hải, Trung Quốc, tuyên bố, đến năm 2026 sẽ phóng một kính viễn vọng có tên là Trái đất 2.0, cũng gọi là ET lên không gian vũ trụ. Kính viễn vọng này sẽ ở tìm kiếm trái đất 2.0 ở ngoài Hệ Mặt trời và trong Hệ Ngân Hà. Từ tên gọi có nghĩa là tìm kiếm một hành tinh khác thích hợp với sự sống của nhân loại. Đây là việc mà NASA, Hoa Kỳ luôn nỗ lực mà vẫn chưa làm được.
Năm 2020, Trung Quốc thực hiện xe đổ bộ lên mặt trăng. Năm 2021, Trung Quốc phóng trạm không gian Thiên Cung lên quỹ đạo gần trái đất. Cũng trong năm đó, còn thực hiện xe đổ bộ lên sao Hỏa. Vậy kế hoạch Trái đất 2.0 chính là một hành động có khả năng vượt Anh, đuổi kịp Mỹ trong lĩnh vực du hành vũ trụ và thăm dò vũ trụ. Việc này sẽ khiến rất nhiều người Trung Quốc xúc động và tự hào.
Trong những năm thập niên 70 thế kỷ trước, Hawking đã từng tiên tri rằng, trong vũ trụ mênh mông, nhất định có thể tìm được vô số trái đất, chúng đều ở Dải thích hợp sinh sống của hằng tinh (Goldilocks), giống như Trái đất ở trong Dải thích hợp sinh sống trong Hệ Mặt trời.
Nếu Trái đất cách Mặt trời gần một chút xíu, thì điều xảy ra đầu tiên là nhiệt độ bề mặt Trái đất sẽ tăng lên, hơi nước trong khí quyển sẽ càng ngày càng nhiều. Hơi nước cũng là một trong những khí thể hiệu ứng nhà kính, kết quả làm cho nhiệt độ ngày càng cao. Kết cục cuối cùng, Trái đất sẽ biến thành một sao Kim khác.
Nếu Trái đất cách Mặt trời xa một chút xíu, thì điều xảy ra đầu tiên là nhiệt độ bề mặt Trái đất hạ xuống, hơi nước trong khí quyển sẽ ngưng kết thành băng tuyết, nên ánh nắng mặt trời bị phản xạ trở lại, Trái đất sẽ bị băng tuyết bao phủ kín. Kết cục cuối cùng là Trái đất biến thành một hành tinh giống như sao Hỏa, không có ngọn cỏ nào mọc được. Do đó, các nhà thiên văn học gọi khu vực mà Trái đất nằm ở trong Hệ Mặt trời, khu vực thích hợp với sự sản sinh sinh mệnh là Dải thích hợp sinh sống của hằng tinh (Goldilocks).
Nhưng hãy tạm không nói đến tìm ra Dải thích hợp sinh sống của hằng tinh trong vũ trụ mênh mông, chỉ cần tìm ra hành tinh ngoài Hệ mặt trời đã là việc vô cùng khó khăn rồi. Bởi vì những ngôi sao mà chúng ta quan trắc được đều là hằng tinh. Sau khi nội bộ hăng tinh xảy ra phản ứng tổng hợp hạt nhân, giống như Mặt trời phát ra ánh sáng và nhiệt, sáng lấp lánh trong không gian vũ trụ. Thông qua kính viễn vọng, chúng ta quan sát được chúng.
Nhưng trọng lượng của hành tinh thì chỉ bằng vài phần mười đến vài phần nghìn trọng lượng của hằng tinh, nó cũng không phát sáng, do đó, từ Trái đất rất khó quan sát được những hành tinh nằm ngoài Hệ Mặt trời. Giống như vào buổi tối, bạn có thể dùng kính viễn vọng quan sát được ánh đèn của ô tô cách xa trên 10 km, nhưng bạn tuyệt đối không thể nhìn thấy một con muỗi ở xa ngoài 10 km. Đương nhiên, nếu bạn có thần thông thiên lý nhãn của Nhị Lang Thần, thì đó lại là việc khác.
Tìm kiếm hành tinh ở ngoài Hệ Mặt trời, thì từ trước những năm 80 thế kỷ trước, đó là giấc mơ xa vời vợi. Cho dù là kế hoạch Trái đất 2.0 của Trung Quốc là muốn vượt Anh đuổi kịp Mỹ, thế thì chúng ta cần phải bắt đầu từ những thành tựu mà Mỹ đã đạt được.
Trái đất 2.0 của Mỹ
Năm 1984, NASA có một nhà thiên văn học là William J.Borucki, khi quan sát hiện tượng sao Kim lấn át Mặt trời, thì có một thành quả bất ngờ. Cái gọi là sao Kim lấn át Mặt trời là khi Mặt trời, sao Kim, Trái đất ở trên cùng một đường thẳng, từ Trái đất có thể nhìn thấy sao Kim từng chút từng chút đi qua Mặt trời. Trong tình huống này, sao Kim với bối cảnh Mặt trời chiếu sáng, thể hiện ra là một điểm đen nhỏ. Lúc này Borucki bỗng có ý tưởng kỳ lạ, ông nghĩ: “Nếu đặt một kính viễn vọng trong không gian vũ trụ quan sát liên tục một khu vực, phải chăng có thể bắt được hiện tượng giống như sao Kim lấn át Mặt trời ở các Hệ Mặt trời khác? Như thế chẳng phải có thể tìm được hành tinh giống sao Kim, thậm chí giống Trái đất ở ngoài Hệ Mặt trời đó sao?”
Cũng có nghĩa là, tuy rất khó tìm được hành tinh, nhưng nếu có một bối cảnh chiếu sáng, chẳng phải sẽ làm nổi bật lên đó sao? Các hành tinh của các Hệ Mặt trời khác cũng quanh quanh hằng tinh, do đó sẽ có cơ hội phát hiện ra hiện tượng tương tự như sao Kim lấn át Mặt trời.
-
- Các hành tinh của các Hệ Mặt trời khác cũng quanh quanh hằng tinh, do đó sẽ có cơ hội phát hiện ra hiện tượng tương tự như sao Kim lấn át Mặt trời. (Ảnh: Pixabay)
Borucki vô cùng kích động đối với ý tưởng kỳ diệu của mình, ông vội vàng tìm đến thượng cấp trình bày những suy nghĩ của mình. Nào ngờ, thượng cấp chưa nghe hết lời của ông thì đã khách khí nói: “Ông Borucki này, hãy dừng lại, tôi còn có cuộc họp gấp, lát nữa chúng ta lại nói nhé”.
Đương nhiên “lát nữa” này dài dằng dặc như bất tận. Nhưng Borucki không phải là người bình thường, ông càng nghĩ càng cảm thấy ý tưởng của mình không tầm thường, chỉ cần có cơ hội, ông liền đến văn phòng của thượng cấp trò chuyện, đồng thời còn nói ý tưởng đó với các cộng sự. Các cộng sự nghe đều cảm thấy thú vị. Cuối cùng, thượng cấp không chịu nổi nữa. Một ngày năm 1922, thượng cấp gọi Borucki đến văn phòng. Thượng cấp nói: “Borucki, anh hãy nghe tôi nói, tôi đã chịu đủ những lời của anh rồi, coi như tôi sợ anh đi, tôi đã quyết định đi xin cho dự án này. Tuy nhiên, anh cần ghi nhớ, nếu xin không được, không có được tiền tài trợ, thì anh hãy im lặng mãi mãi cho tôi”.
17 năm sau, tức ngày 6 tháng 3 năm 2009, một phi thuyền vũ trụ cất cánh từ Florida, đem một thiết bị thiên văn lên quỹ đạo Mặt trời, cách Trái đất 160 triệu km. Thiết bị thiên văn đó quay quanh Mặt trời, nặng khoảng 2300 pound (1043 kg). Phía trước của nó có một chiếc kính lớn đường kính 1.4 m. Đối với kính viễn vọng thiên văn mà nói, đường kính 1.4 m là rất lớn rồi.
Chiếc kính viễn vọng không gian này có tên là kính viễn vọng không gian Kepler. Thị trường (tầm nhìn) của Kepler tức là khu vực không gian mà nó có thể quan sát được, bao gồm chòm sao Thiên nga, Thiên cầm và một bộ phận chòm sao Thiên long, chiếm khoảng 0.25% không bầu trời mà chúng ta có thể quan sát được. Nếu muốn bao phủ toàn bộ bầu trời, thì phải cần trên 400 chiếc kính viễn vọng Kepler. Thị trường gần nhất của Kepler là hệ thống 3 ngôi sao Gliese J245, nó cách Hệ Mặt trời 14 năm ánh sáng, xa nhất có thể đến 3000 năm ánh sáng.
Đây chính là sự khởi của việc NASA tìm kiếm Trái đất 2.0. Kính viễn vọng đặt tên là Kepler, là để tỏ lòng tôn kính đối với nhà thiên văn học Đức thế kỷ 17. Toàn bộ nhiệm vụ gọi là Nhiệm vụ Kepler và K2 (Kepler and K2 Mission). Borucki là người lãnh đạo nhiệm vụ.
Phương pháp Kepler thăm dò các hành tinh ngoài Hệ Mặt trời chính là từ ý tưởng của Borucki khi nhìn thấy hiện tượng sao Kim lấn át Mặt trời. Tên gọi chính quy của phương pháp là phương pháp quá độ (transit method), chủ yếu là phân tích cường độ ánh sáng ngôi sao. Ví như, một hành tinh lớn bằng sao Mộc đi qua Mặt trời, người quan trắc sẽ thấy quang tuyến của Mặt trời giảm khoảng 1%. Nếu là hành tinh lớn bằng Trái đất, thì quan tuyến của Mặt trời sẽ giảm khoảng 0.008%, giống như một con muỗi bay qua trước đèn pha ô tô, khiến đèn pha tối đi một tí tí.
Nếu hành tinh không đi qua trước mặt hằng tinh, thì không quan trắc được quỹ đạo vận hành của hành tinh, như thế thì làm thế nào? Còn một biện pháp khác, sẽ nói đến ở phần sau.
Phương pháp quá độ của Kepler đã mở ra một cửa sổ quan trắc vũ trụ. Trong vòng vài năm, Kepler đã phân tích khoảng vài trăm nghìn hằng tinh, tìm thấy trên 5000 hành tinh bên ngoài Hệ Mặt trời, chúng ta gọi tắt là hành tinh bên ngoài.
Theo những số liệu mà Kepler cung cấp, có khoảng 20% hệ hằng tinh giống Hệ Mặt trời của chúng ta, có hành tinh tương tự như Trái đất. Các nhà khoa học dự tính, Hệ Ngân Hà có khoảng 100 tỷ hằng tinh. Nếu chiểu theo tỉ lệ 20%, thì sẽ có khoảng 20 tỷ hành tinh bên ngoài.
Số lượng hành tinh ngoài Hệ Mặt trời nhiều như thế này, muốn tìm Trái đất 2.0, chẳng phải là việc đơn giản trong vài phút đó sao? Nhưng điều khiến các nhà khoa học thất vọng là, Kepler mở ra một cửa sổ, đồng thời cũng làm tan nát rất nhiều ảo tưởng.
Hơn 5000 hành tinh bên ngoài mà Kepler phát hiện ra, tuy chúng ở Dải thích hợp sinh sống trong hệ mặt trời của chúng, nhưng tuyệt đại đa số những hành tinh đó không giống với Trái đất, chúng là trạng thái khí, không giống Trái đất là các tầng đá. Hoặc giả cho dù là có tầng đá, các nhà khoa học dùng các số liệu quan trắc được suy tính, thì những thứ nghi là tầng đá này cũng trộn lẫn với những vật chất không biết tên khác, độ cứng và nhiệt độ đều không thích hợp cho sinh sống.
Cuối cùng, vào năm 2013, xuất hiện tín hiệu khiến cả đội ngũ của Borucki vui sướng nhảy lên. Kính viễn vọng Kepler tìm thấy 2 hành tinh giống Trái đất ở một nơi cách Trái đất 1200 năm ánh sáng, họ đặt tên chúng là Kepler 62E và Kepler 62F.
Căn cứ những dữ liệu mà Kepler truyền về, các nhà khoa học tính ra thể tích của 62E và 62F, lần lượt bằng 1.6 và 1.4 lần Trái đất. Số liệu tính toán còn cho thấy, thành phần chủ yếu của 2 hành tinh này là nham thạch và băng, như thế là đã gần thêm một bước với Trái đất rồi.
Điều khiến người ta xúc động là hai hành tinh này khả năng có khí hậu ôn hòa, giống Washington vào tháng 5. Nhưng 2 hành tinh này có thực sự có tầng khí quyển như của Trái đất và nước ở trạng thái lỏng hay không, thì vẫn chưa có chứng cứ xác thực, hiện vẫn đang trong giai đoạn nghiên cứu.
Nhưng 2 hành tinh này cách nhân loại quả là quá xa, 1200 năm ánh sáng, với tốc độ các thiết bị du hành hiện tại của nhân loại, Pioneer-10 phóng năm 1972, đã bay 50 năm rồi, vẫn chưa bay ra khỏi vòng ngoài nhất của Hệ Mặt trời - Oort cloud. Nếu ngày nay phóng thiết bị thăm dò đến 62E hoặc 62F, khi thiết bị thăm dò phóng đi, Trái đất như hiện nay, đợi đến khi thiết bị thăm dò đến hành tinh mục tiêu, thì Trái đất có khả năng lại là thời kỳ khủng long rồi. Do đó, nếu coi các hành tinh đó là vùng đất thuộc địa, thì với khoa học kỹ thuật hiện nay mà nói, chỉ có thể là ảo ảnh mà thôi, chỉ là tưởng tưởng cho đã cơn nghiền mà thôi.
Trái đất 2.0 của Mỹ phiên bản nâng cấp
Sau 4 năm chăm chỉ cần mẫn làm việc, Kepler đã xảy ra sự cố, không cách này khóa mục tiêu trong thời gian dài nữa. Đến năm 2018, nó đã hoàn toàn ‘nghỉ hưu’ rồi. Nhưng điều này cũng đã vượt quá mục tiêu ban đầu của NASA rồi. Theo thiết kế ban đầu, Kepler chỉ có thể làm việc được trong vài tháng.
Thế là năm 2018, NASA lại phóng một chiếc kính viễn vọng không gian khác, tên là Tess để thay thế công việc của Kepler. Tess là tên gọi tắt, tên đầy đủ của nó rất dài, gọi là Vệ tinh khảo sát hành tinh ngoài Hệ Mặt trời bằng phương pháp quá độ (Transiting Exoplanet Survey Satellite). Nhưng Tess lại sử dụng một phương pháp hoạt động khác, gọi là Phương pháp tốc độ hướng kính (Radial velocity), còn gọi là phương pháp Doppler.
-
- Transiting Exoplanet Survey Satellite. (Ảnh: Miền công cộng)
Bởi vì không phải quỹ đạo của tất cả hành tinh đều là hình elip tiêu chuẩn hoặc hình tròn. Có hành tinh có quỹ đạo dài kỳ lạ, hoặc dẹt kỳ lạ. Loại hình tinh đó có khả năng cả đời cũng không đi qua trước kính viễn vọng, không đi qua trước hằng tinh chủ của nó, và chúng ta cũng không quan sát được. Tuy nó không đi qua, nhưng khi hành tinh này vận chuyển quanh hằng tinh chủ, sẽ gây ra sự biến đổi sóng quang của hằng tinh chủ. Ví như một hằng tinh màu vàng, khi di chuyển về phía kính viễn vọng, sóng quang sẽ bị nén lại. Nếu nó chuyển động xa kính viễn vọng, sóng quang sẽ bị kéo dài.
Nếu hằng tinh này có 1 hoặc nhiều hành tinh không nhìn thấy, thì phạm vi biến đổi sóng quang của nó sẽ khác với khi chỉ có 1 mình hằng tinh. Các nhà khoa học thông qua tính toán những khác biệt nhỏ bé này, để suy tính ra hằng tinh này rốt cuộc là đơn độc, hay là có các hành tinh khác.
Tess không được phóng lên quỹ đạo Mặt trời, mà trực tiếp đưa lên quỹ đạo Trái đất, bởi vì NASA không muốn tìm ở xa, chỉ muốn tìm ở gần, chỉ tìm các mục tiêu ở trong phạm vi cách Trái đất 300 năm ánh sáng.
Lần này, Borucki, người quá nửa đời người quan sát không gian vũ trụ, đã nghỉ hưu rời khỏi NASA rồi. Một nhà thiên văn học trẻ tuổi hơn là George Ricker tiếp quản công việc của Borucki. Không phụ lòng mong đợi của mọi người, vừa mới lên quỹ đạo thì ngay năm thứ 2, Tess đã phát hiện ra một hành tinh ở phía Nam chòm sao Dorado cách Trái đất 100 năm ánh sáng. Hằng tinh chủ, hệ mặt trời của nó có số hiệu là TOI 700, trọng lượng khoảng 60% Mặt trời của chúng ta. Các nhà khoa học quan trắc TOI 700, có thể có 3 hành tinh, và đã đặt tên đơn giản cho chúng là TOI 700b, 700c, 700d. Hành tinh 700d ở ngoài cùng, vừa đúng ở Dải thích hợp sinh sống.
Điều khiến các nhà khoa học hưng phấn là, kích thước 700d này xấp xỉ với Trái đất, nhưng tình hình nham thạch, quỹ đạo vận động, môi trường khí quyển của 700d như thế nào, và có nước ở trạng thái lỏng không, thì vẫn cần phải trải qua thời gian quan trắc lâu dài nữa, thì mới có thể hiểu biết được rõ thêm.
Các nhà khoa học nói, muốn xác định một hành tinh có phải là Trái đất 2.0 hay không, thì tối thiểu cần các dữ liệu quan trắc 7-8 năm nữa, do đó, chúng ta vẫn cần kiên nhẫn chờ đợi.
Bắt đầu từ năm 2009 khi lần đầu tiên tìm thấy một hành tinh ngoài hệ Mặt trời, tâm tình các nhà khoa học rất phức tạp, xem ra việc tìm một hành tinh có điều kiện tương tự Trái đất thì khó khăn hơn dự tính ban đầu rất nhiều. Thế là, một số nhà khoa học có khuynh hướng tin rằng, Trái đất và hệ Mặt trời có lẽ là độc nhất vô nhị trong hệ Ngân Hà của chúng ta. Nếu muốn tìm một hành tinh thích hợp sinh sống ngoài hệ Mặt trời, e rằng đó là kẻ ngây nói mộng.
-
- Trái đất và hệ Mặt trời có lẽ là độc nhất vô nhị trong hệ Ngân Hà của chúng ta. Nếu muốn tìm một hành tinh thích hợp sinh sống ngoài hệ Mặt trời, e rằng đó là kẻ ngây nói mộng. (Ảnh: Pixabay)
Hiện nay Trung Quốc đang muốn tìm kiếm hành tinh bên ngoài hệ Mặt trời, đi tắt đón đầu bắt kịp Hoa Kỳ, do đó đã đề ra Kế hoạch Trái đất 2.0. Giới khoa học lạc quan về sự thành công của nó, bất kể thế nào, có nhiều người tham gia vào, thì đều có lợi cho việc thúc đẩy lĩnh vực mới mẻ này có những phát hiện mới. Chưa biết chừng, người Mỹ không tìm được Trái đất 2.0, người Trung Quốc lại có thể tìm được. Tuy nhiên, đồng thời với việc tăng thêm hy vọng, thì cũng đem lại một số nghi vấn.
Trái đất 2.0 của Trung Quốc
Trái đất 2.0 là kế hoạch của Đài thiên văn Thượng Hải, gọi tắt là ET (Earth Two). Đây là một dự án do nhà nghiên cứu Cát Kiện của Đài thiên văn Thượng Hải chủ trì. Cát Kiện đã công bố hình vẽ khái niệm của ET, hiển thị nó là do 7 kính viễn vọng góc rộng cỡ trung tổ hợp thành, sử dụng phương pháp quá độ của Borucki. Cát Kiện hy vọng đưa ET lên quỹ đạo Mặt trời, tiếp tục giám sát không gian mà Kepler đã nghiên cứu, tức chòm sao Thiên Nga và Thiên Cầm.
Xem ra phương án này là sử dụng lại con đường của Hoa Kỳ đã đi 10 năm trước, là hâm cơm nguội, nhưng Cát Kiện lại không cho là như vậy. Ông cho rằng, sở dĩ Kepler chưa thể tìm được trái đất 2.0 là vì vấn đề tầm nhìn (thị trường) của kính viễn vọng Kepler, tức là tầm nhìn không đủ lớn. Do đó, tầm nhìn của kính viễn vọng ET do ông chủ đạo thiết kế lớn gấp 5 lần Kepler. Ông cảm thấy, đây là vấn đề càng lớn càng tốt.
5 lần nghe có vẻ không lớn, nhưng đây là con số không phải chuyện chơi. Phạm vi quan trắc của Kepler đã lớn hơn kính viễn vọng không gian Hubble rất lớn rồi. Nếu nói ví dụ Hubble chỉ có thể nhìn được một khu vực bằng hạt cát, thì Kepler có thể nhìn thấy một bàn tay rồi. Do đó, mục tiêu của ET lớn gấp 5 lần Kepler, nghe ra có vẽ không có gì gây chú ý lắm, nhưng ít nhiều đã có cảm giác hư ảo rồi. Bởi vì nhìn từ những chi tiết kỹ thuật của Kepler mà NASA công bố, cho dù là 10 năm sau, tức ngày hôm nay, Kepler có thể nói là kiệt xuất trong các kính viễn vọng thiên văn rồi.
Ngoài ra, Cát Kiện đảm bảo kính viễn vọng ET sử dụng khoa học kỹ thuật mới nhất có thể đè bẹp Kepler, gọi là bộ cảm biến CMOS. Đây là thiết bị chủ yếu trên các kính viễn vọng thiên văn để chụp hình ảnh tinh vân vũ trụ. Nó do một công ty ở Trường Xuân là công ty Trường Quang Thần Tâm nghiên cứu chế tạo. Tư liệu trên mạng cho thấy, công ty này năm 2012 mới thành lập, trước đó chưa từng chế tạo bộ cảm biến của kính viễn vọng không gian.
Cát Kiện nói, độ ồn của bộ cảm biến này nhỏ hơn Kepler, do đó có thể chụp được những hình ảnh rõ nét hơn Kepler. Ông còn cảm thấy rằng, nếu kính viễn vọng ET có thể lên quỹ đạo vào năm 2026 như kế hoạch, thì nhanh nhất vào năm 2029 là có thể có được kết quả rồi, chỉ cần 3 năm. So với việc đội ngũ đầy kinh nghiệm của NASA nói sớm nhất cần 7-8 năm mới có kết quả, thì đội ngũ của ông Cát Kiện nhanh gấp đôi, quả là xuất sắc.
Tuy nhiên, kế hoạch ET của Trung Quốc vẫn đang trong giai đoạn lên ý tưởng thiết kế, đến cuối năm 2022 mới hoàn thành kỹ thuật và nghiệm chứng thực nghiệm. Công nghệ của nó đạt đến trình độ nào, thị hiện nay vẫn chưa nhìn thấy. Vượt nước Anh, đuổi kịp Mỹ, rốt cuộc có phải là nghiêm túc không, thì cần phải xem đến lúc đó xem thành quả thực sự như thế nào, để những người trong nghề quốc tế đánh giá.
Tất nhiên chúng ta cũng hy vọng có thể tìm thấy Trái đất thứ 2 trong vũ trụ mênh mông, bất kể là giấc mơ đẹp hay là mơ hão, cũng bất kể là ai tìm thấy, chúng ta vẫn đang mong đợi những thành tựu thiên văn học mới nhất.
Trung Hòa
Theo Wenzhao
