Tàu không gian Europa Clipper được NASA phóng thành công ngày 14 tháng 10 năm 2024, với mục tiêu rất rõ ràng là để tìm hiểu về vệ tinh Europa của Sao Mộc, mà điểm trọng yếu là liệu rằng có sự sống ở nơi đó hay không. Vậy thực tế là nó sẽ tìm kiếm thứ gì và tại sao lại là Europa?
Trước hết, hãy khẳng định lại rằng cho tới thời điểm tôi viết bài này (cuối năm 2024), sự sống chưa từng được phát hiện ở bất cứ nơi nào ngoài Trái Đất. Thậm chí, môi trường gần giống với Trái Đất cũng chưa từng được phát hiện, không như những gì mà một số mẩu tin lá cải mà bạn có thể đã đọc ở đâu đó trong những năm qua.
Tại sao chúng ta tìm kiếm sự sống trong vũ trụ?
Kể từ khi nhân loại biết rằng hóa ra Trái Đất không phải là trung tâm của vũ trụ và Mặt Trời cũng không phải là duy nhất, mà có tới hàng tỷ tỷ ngôi sao và hành tinh trong vũ trụ, chúng ta đã luôn tự hỏi liệu chúng ta có phải duy nhất, liệu có ai đó ở ngoài kia hay không. Bạn đã từng thấy hấp dẫn khi ngoài rạp hay trên truyền hình chiếu một bộ phim về đề tài người ngoài hành tinh hay chưa? Tôi đoán là hầu hết chúng ta đã ít nhất một lần như vậy. Dù có chẳng mấy quan tâm tới những nghiên cứu về vật lý thiên văn thì sự thật là bạn vẫn thấy mình bị lôi cuốn phần nào bởi ý tưởng về những sinh vật hoặc nền văn minh ngoài Trái Đất.
Dù sao, bạn sẽ tự hỏi "có đáng bỏ ra hàng tỷ US$ chỉ vì sự tò mò thuần túy hay không?".
Nhiều người cho rằng việc tìm kiếm một hành tinh nào đó có tiềm năng cho sự sống là để con người sẽ di cư, hay đơn giản hơn là du lịch tới đó vào một lúc nào đó ở tương lai. Hiển nhiên, đó là một dự định rất có cơ sở, và dù đó sẽ là hành trình của hàng thế kỷ (như trong sách "Xa hơn Mấy Oort" mà tôi đã xuất bản, nếu bạn đã đọc, tôi có dự đoán rằng phải tới hết thế kỷ 25, chúng ta mới có thể có những cuộc di cư thực sự tới hành tinh khác), nó vẫn cần có sự chuẩn bị ngay từ bây giờ. (*)
Nhưng đó không phải tất cả. Giá trị thiết thực của việc tìm kiếm dấu hiệu sự sống bên ngoài Trái Đất đối với hiện tại là để hiểu đầy đủ hơn về chính sự sống. Mặc dù chúng ta đã có hiểu biết khá hoàn chỉnh về đặc tính của các nguyên tố hóa học và tính chất của các lực cơ bản, nhưng khi kết hợp với nhau, chúng có thể tạo ra hàng triệu khả năng. Nhiều khả năng trong số đó chưa được quan sát thấy trên Trái Đất. Liệu sự sống có thể tồn tại ở những dạng nào? Liệu sự thay đổi về đặc tính vật lý của môi trường, về nồng độ một loại muối nào đó ở đại dương, ... có thể ảnh hưởng ra sao tới sự sống? ... Khi quan sát được một môi trường sống khác, chúng ta sẽ nhìn thấy thêm nhiều kịch bản, nhiều khả năng của sự sống mà tới nay chưa được biết tới. Việc đó có thể mang lại sự cải thiện đáng kể đối với cuộc sống hàng ngày của chính chúng ta, trong những lĩnh vực cốt yếu như y học, thực phẩm, môi trường, ...
Vì thế, bạn có thể thấy rằng, tìm kiếm sự sống trong vũ trụ không chỉ là việc làm cho vui hay vì tương lai quá xa vời!
Tại sao lại là Europa?
Europa là một trong số 4 vệ tinh lớn nhất của Sao Mộc - một nhóm được gọi chung là 4 vệ tinh Galileo, bởi chúng được Galileo Galilei phát hiện nhờ chiếc kính thiên văn đầu tiên của mình. Nó không hề nằm trong vùng sống được của Mặt Trời (phạm vi khoảng cách vừa đủ để nước ở dạng lỏng có thể tồn tại trên bề mặt, đối với Hệ Mặt Trời thì chỉ có Sao Kim, Trái Đất và Sao Hỏa nằm trong vùng này). Tuy nhiên, có những dấu hiệu cho thấy nó có "phương án" thay thế để sự sống có thể tồn tại.
Từ năm 1995 tới năm 2003, tàu không gian Galileo của NASA đã thực hiện việc bay quanh Sao Mộc để quan sát hành tinh này và các vệ tinh lớn của nó. Một trong những phát hiện quan trọng nhất của con tàu này là khả năng của một đại dương chứa nước ở phía dưới bề mặt băng của vệ tinh Europa. Mặc dù nước không được nhìn thấy trực tiếp, tàu Galileo phát hiện thấy Europa có phản ứng với từ trường của Sao Mộc trong khi bản thân nó vốn không có từ trường riêng. Nguyên nhân của việc đó có thể là bởi phía dưới lớp băng của Europa là một đại dương rất lớn, mà ngoài nước còn có chứa nhiều loại muối (có tính dẫn điện). Việc đó khớp với những phép đo về phân bố khối lượng của vệ tinh này (cho thấy nó có nhiều lớp và tỷ trọng của nó cho thấy nó có phần lớn là nước). Bằng chứng cho việc này tiếp tục được khẳng định bởi các quan sát của kính thiên văn không gian Hubble sau đó, cho thấy có những luồng hơi nước phun ra từ những kẽ hở trên bề mặt băng của Europa. Các nhà khoa học cho rằng việc nước lỏng được duy trì phía dưới lớp vỏ băng là nhờ nguồn nhiệt đến từ dao động của lõi vệ tinh này do tác động từ Sao Mộc. Lực triều mà Sao Mộc gây ra khiến lõi của Europa liên tục bị kéo giãn, giống như cách mà Mặt Trời và Mặt Trăng gây ra thủy triều và những dao động khác trên Trái Đất. Dao động này tạo ra nhiệt lượng giữ cho lớp nước rất dày tiếp giáp với lõi của Europa không bị đóng băng.
Đừng quên rằng, nước là thành phần thiết yếu của sự sống. Nó là dung môi cho vô số phản ứng hóa học để tạo thành những hợp chất hữu cơ quan trọng cho sự sống.
Vệ tinh Europa được chụp bởi tàu không gian Juno, năm 2023.
Europa Clipper sẽ tìm kiếm những gì?
Chúng ta sẽ đi thẳng vào giá trị khoa học của con tàu này, thay vì chú ý tới những thông tin hào nhoáng và (theo tôi là) nhảm nhí như việc nó là con tàu lớn nhất của NASA từng được gửi tới các hành tinh nhóm ngoài, hay là người ta đã tốn bao nhiêu tiền bạc hoặc gì đó khác cho nó.
Khác với dự định ban đầu của dự án, Europa Clipper không mang theo thiết bị đổ bộ. Thiết bị này bị hoãn lại do nhiều lý do - mà chủ yếu là kinh phí của dự án. Mặc dù vậy, việc quan sát và thực hiện các phép đo từ trường, trọng lực, ... vẫn sẽ mang lại nhiều kết quả rất đáng trông đợi.
Toàn bộ sự sống mà chúng ta đã biết là sự sống dựa trên carbon, bởi carbon là nguyên tố duy nhất có khả năng kết hợp với hầu hết mọi nguyên tố khác và tạo ra lượng hợp chất đa dạng nhất (ít ra là cho tới nay, sự sống có nền tảng khác là chưa có cơ sở). Trên Trái Đất, ngoài carbon còn 5 nguyên tố quan trọng khác tạo nên sự sống của chúng ta là oxy, hydro, ni-tơ, phốt-pho và lưu huỳnh (6 nguyên tố này được gọi chung là nhóm CHNOPS). Vì thế, việc tìm thấy chúng là ưu tiên hàng đầu trong việc tìm kiếm khả năng tồn tại của sự sống.
Europa Clipper mang theo máy đo từ trường, trọng lực và radar xuyên băng. Kết quả của những phép đo này sẽ cho biết độ sâu của đáy đại dương, nồng độ của các loại muối và thành phần cơ bản của đại dương. Khi đối chiếu môi trường đó với môi trường đại dương trên Trái Đất, chúng ta có thể biết được liệu đại dương của Europa có phù hợp với sự sống hay không.
Hiển nhiên, cần nhấn mạnh rằng, mọi bằng chứng được tìm ra đều chỉ là gián tiếp. Chừng nào chưa tìm thấy kết quả trực tiếp từ các thiết bị đổ bộ, thì việc kết luận về sự sống ở Europa là không thể.
Ước tính từ dữ liệu của tàu Galileo cho thấy lớp băng của Europa dày từ 5 tới 40 km. Rõ ràng, ngay cả khi đã đổ bộ, việc khoan sâu để trực tiếp nhìn vào đại dương của Europa vẫn còn là một thách thức với nhiều rủi ro. Tương lai vẫn còn rất dài phía trước. Bản thân Europa Clipper cũng phải năm 2030 mới tới đích và bắt đầu nhiệm vụ của mình.
Hình ảnh cho thấy lộ trình được thiết lập của Europa Clipper. Nó không bay trực tiếp tới Sao Mộc mà cần trải qua hai lần tăng tốc nhờ Sao Hỏa và Trái Đất như được ghi chú trong hình.
Như một tác phẩm nghệ thuật
Cuối cùng, nếu những mục tiêu khoa học chưa đủ để làm bạn thấy hấp dẫn, thì trên thực tế các nhà khoa học và các kỹ sư thậm chí đã chế tạo con tàu - vốn là một thiết bị khoa học thuần túy - như một tác phẩm nghệ thuật thật sự.
Con tàu mang theo một tấm kim loại làm bằng tantalum (Ta) có kích thước khoảng 18 x 28 cm.
Một mặt của tấm km loại này khắc hình ảnh mô phỏng quỹ đạo 4 hành tinh nhóm trong của Hệ Mặt Trời (từ Sao Thủy tới Sao Hỏa), nhưng ở giữa không phải là Mặt Trời mà là hình một chai rượu vang với ý tưởng về thông điệp trong chai (Message in a bottle), đính vào đó là một vi mạch trong đó có chứa tên của hơn 2 triệu người đã tham gia chương trình gửi tên mình tới Europa do NASA tổ chức (đa số là người Mỹ, vì chương trình gửi tên này không truyền thông mạnh ra thế giới). Phía dưới hình ảnh này là bài thơ "In Praise of Mystery: A Poem for Europa" (Ngợi ca sự bí ấn: Một bài thơ dành cho Europa) do nhà thơ Ada Limón sáng tác. Bên cạnh đó là hình khắc vẽ tay chân dung và chữ ký của Ron Greeley (1939-2011) để tưởng nhớ tới ông - người được coi là sáng lập ra lĩnh vực khoa học hành tinh, đặt nền móng quan trọng cho nhiều dự án như Apollo, Galileo, và cũng góp phần đáng kể trong việc đặt nền móng ban đầu cho dự án Europa Clipper. Còn trên cùng, phía trên mô hình vùng trong của Hệ Mặt Trời là phương trình Drake nổi tiếng, mô tả số lượng các nền văn minh có thể tồn tại trong thiên hà của chúng ta.
Trong khi đó, mặt còn lại của tấm tantalum được khắc dạng sóng âm của từ "Nước" bằng 103 thứ tiếng (trong đó có tiếng Việt, nhưng hi vọng bạn sẽ không "tự hào" về việc đó, vì 103 ngôn ngữ là đã hết sạch ngôn ngữ chính thức của tất cả các quốc gia và còn thừa ra vài loại khác nữa rồi.)
Bài thơ "In Praise of Mystery: A Poem for Europa" của Ada Limón được khắc trên tấm kim loại của Europa Clipper theo đúng nét chữ viết tay của bà (như hình trên). Dưới đây là nội dung của nó:
IN PRAISE OF MYSTERY: A POEM FOR EUROPA
(Tiếng Việt bên dưới)
Arching under the night sky inky
with black expansiveness, we point
to the planets we know, we
pin quick wishes on stars. From earth,
we read the sky as if it is an unerring book
of the universe, expert and evident.
Still, there are mysteries below our sky:
the whale song, the songbird singing
its call in the bough of a wind-shaken tree.
We are creatures of constant awe,
curious at beauty, at leaf and blossom,
at grief and pleasure, sun and shadow.
And it is not darkness that unites us,
not the cold distance of space, but
the offering of water, each drop of rain,
each rivulet, each pulse, each vein.
O second moon, we, too, are made
of water, of vast and beckoning seas.
We, too, are made of wonders, of great
and ordinary loves, of small invisible worlds,
of a need to call out through the dark.
---
(Tạm dịch)
Dưới bầu trời đêm thăm thẳm,
chúng ta hướng về những hành tinh thân quen,
chúng ta gửi điều ước tới những vì sao.
Từ Trái Đất, chúng ta đọc bầu trời như một cuốn sách
không chút sai sót về vũ trụ,
chuyên nghiệp và rõ ràng.
Thê nhưng, vẫn còn những bí ẩn dưới bầu trời của chúng ta:
tiếng hát của cá voi, tiếng chim hót vang trên cành cây rung trong gió.
Chúng ta là những sinh vật luôn đầy hiếu kỳ,
tò mò trước vẻ đẹp, trước chiếc lá và cánh hoa,
trước nỗi buồn và niềm vui, Mặt Trời và bóng tối.
Và không phải bóng đêm
hay khoảng cách lạnh lẽo của không gian kết nối chúng ta lại,
mà là sự góp mặt của nước, của từng giọt mưa,
từng dòng suối nhỏ, từng dòng chảy, từng mạch nước.
Mặt Trăng thứ hai,
cũng như chúng ta
cũng được tạo thành từ nước,
từ những biển cả rộng lớn và mời gọi.
Chúng ta cũng được tạo thành từ những điều kỳ diệu,
từ những tình yêu vĩ đại và thông thường,
từ những thế giới nhỏ bé vô hình,
từ mong mỏi được gọi vang qua màn đêm.
Trên thực tế, con tàu này chỉ đi tới khu vực của Sao Mộc, vì thế khác với đĩa vàng của 2 tàu Voyager, tấm kim loại này chẳng có mục đích cho người hành tinh khác vô tình tìm được. Nó hoàn toàn chỉ là một tác phẩm nghệ thuật mà NASA muốn làm để vinh danh những nỗ lực khoa học.
Nếu nhìn lại lịch sử, mới 70 năm trước, chưa có một thiết bị nào của con người thực sự đi vào không gian, bạn có thể thấy rằng bản thân việc đưa được những con tàu tới những vùng xa xôi của Hệ Mặt Trời và thực hiện những phép đo cực kỳ phức tạp đã cho thấy sự phát triển nhanh ra sao của nhân loại. Sự phát triển đó không tới từ đâu khác, mà từ chính ham muốn khám phá thế giới tự nhiên!
(*) Bạn có thể mua sách "Xa hơn Mây Oort" của tác giả dưới dạng sách giấy ở nhiều địa chỉ kinh doanh sách, hoặc bản ebook tiếng Việt ở đây và tiếng Anh ở đây.
