Bỉ Ngạn Hoa
Moderator
Các nhà khoa học đang đào tạo các mô hình học máy và thiết kế các công cụ để săn lùng sự sống ở các thế giới khác. Năm 1977, tờ New York Times xuất bản một bài báo có tựa đề “Tìm cách chấm dứt sự cô đơn trong vũ trụ”, mô tả nỗ lực của các nhà vật lý nhằm thu thập các tin nhắn vô tuyến từ người ngoài hành tinh. Nỗ lực này, được gọi là chương trình Tìm kiếm trí thông minh ngoài Trái đất (SETI), vẫn đang ở giai đoạn đầu và những người đề xuất đang gặp khó khăn trong việc thuyết phục các đồng nghiệp và Quốc hội Mỹ rằng ý tưởng này đáng được tài trợ.
Nhiệm vụ của chương trình SETI là xác định xem có ai hay bất cứ thứ gì ở ngoài vũ trụ đã đạt được nhiều bước tiến khoa học trong gần nửa thế kỷ kể từ khi bài báo của New York Times xuất bản. Hồi đó, các nhà thiên văn học vẫn chưa phát hiện ra một hành tinh nào bên ngoài hệ mặt trời. Bây giờ, chúng ta biết thiên hà có rất nhiều thế giới đa dạng. Các đại dương trên hành tinh của chúng ta từng được coi là đặc biệt, nhưng các bằng chứng ngày nay cho thấy rằng nhiều hành tinh ở ngoài hệ mặt trời có chứa nước ngầm. Khái niệm của chúng ta về phạm vi môi trường nơi sự sống có thể tồn tại cũng đã được mở rộng nhờ các nghiên cứu phát hiện thấy trên Trái đất tồn tại các sinh vật cực đoan có thể phát triển mạnh ở những vùng khí hậu nóng hơn, mặn hơn, hàm lượng axit cao và nhiều phóng xạ hơn những gì chúng ta nghĩ trước đây, bao gồm cả những sinh vật sống xung quanh các miệng phun thủy nhiệt dưới đáy biển. . Giờ đây, chúng ta đang tiến gần hơn bao giờ hết đến việc tìm hiểu mức độ phổ biến của các thế giới có sự sống như thế giới của chúng ta. Các công cụ mới, bao gồm học máy và trí tuệ nhân tạo, có thể giúp các nhà khoa học nhìn lại những quan niệm xưa cũ về những gì tạo nên sự sống. Các thiết bị trong tương lai sẽ đánh hơi bầu khí quyển của các hành tinh xa xôi và quét các mẫu từ hệ mặt trời của chúng để xem liệu chúng có chứa các hóa chất với tỷ lệ phù hợp để sinh vật phát triển hay không. Ravi Kopparapu, một nhà khoa học hành tinh tại Trung tâm bay không gian Goddard của NASA ở Maryland, cho biết: “Tôi nghĩ trong cuộc đời của mình, chúng ta sẽ có thể làm được điều đó. Chúng ta sẽ có thể biết liệu có sự sống trên các hành tinh khác hay không.” Mặc dù con người có lịch sử lâu dài về việc suy đoán về những thế giới xa xôi, nhưng trong phần lớn thời gian đó, bằng chứng thực tế lại rất thiếu hụt. Các hành tinh đầu tiên quay xung quanh các ngôi sao khác - còn gọi là ngoại hành tinh - được phát hiện vào đầu những năm 1990, nhưng phải đến khi kính viễn vọng không gian Kepler của NASA được phóng vào năm 2009, các nhà thiên văn học mới hiểu được mức độ phổ biến của chúng. Kepler đã theo dõi hàng trăm nghìn ngôi sao, tìm kiếm những vết lõm nhỏ trong độ sáng của chúng, yếu tố cho thấy các hành tinh đi qua phía trước chúng. Sứ mệnh của Kepler đã giúp số lượng ngoại hành tinh được biết đến tăng từ một số ít lên hơn 5.500. Kepler được xây dựng để giúp xác định sự phổ biến của các hành tinh giống Trái đất quay quanh các ngôi sao giống mặt trời ở khoảng cách phù hợp để có nước lỏng trên bề mặt (một khu vực thường được đặt biệt danh là vùng Goldilocks). Mặc dù cho đến nay, chưa có một thế giới nào bên ngoài Trái đất là một cặp song sinh hoàn hảo với chúng ta, nhưng các nhà nghiên cứu có thể sử dụng số lượng lớn các khám phá để đưa ra những phỏng đoán có căn cứ về số lượng hành tinh có thể có sự sống ở ngoài vũ trụ. Các ước tính tốt nhất hiện nay cho thấy rằng khoảng 10% đến 50% các ngôi sao giống mặt trời có các hành tinh giống như hành tinh của chúng ta, dẫn đến những con số khiến các nhà thiên văn học phải choáng váng. “Nếu là 50% thì thật điên rồ phải không?” Jessie Christiansen, nhà vật lý thiên văn tại Caltech ở Pasadena, California, cho biết. “Có hàng tỷ ngôi sao giống mặt trời trong thiên hà và nếu một nửa trong số chúng có các hành tinh giống Trái đất thì có thể có hàng tỷ hành tinh có thể sinh sống được.” Cách xác định hành tinh có sự sống Việc xác định xem những hành tinh này có thực sự chứa sinh vật hay không không phải là nhiệm vụ dễ dàng. Các nhà nghiên cứu phải thu ánh sáng yếu từ một ngoại hành tinh để quét tìm các dấu hiệu cho thấy sự hiện diện và số lượng của các loại hóa chất khác nhau. Đây là một thách thức về mặt kỹ thuật. Kính viễn vọng Không gian James Webb (JWST) mới mạnh mẽ của NASA hiện đang huấn luyện chiếc gương 6,5 mét và các thiết bị hồng ngoại vô song của nó trên các thế giới xung quanh các ngôi sao nhỏ hơn, mát hơn và đỏ hơn mặt trời của chúng ta, được gọi là sao lùn M. Những nơi như vậy có thể sinh sống được, nhưng hiện tại, không ai thực sự chắc chắn. Để nước lỏng hiện diện trên bề mặt của chúng, các hành tinh xung quanh các sao lùn M sẽ cần phải quay quanh các ngôi sao của chúng. Các sao này có xu hướng hoạt động mạnh hơn mặt trời, phát ra những ngọn lửa dữ dội có thể loại bỏ khí trong khí quyển và có khả năng khiến mặt đất khô ráo. JWST đang nghiên cứu Trappist-1, một sao lùn M cách chúng ta 40 năm ánh sáng với bảy thế giới đá nhỏ, bốn trong số đó ở khoảng cách phù hợp để có khả năng có nước ở dạng lỏng. Hai ngoại hành tinh gần nhất đã được chứng minh là không có bầu khí quyển, nhưng các nhà khoa học đang háo hức chờ đợi kết quả quan sát JWST từ ba ngoại hành tinh tiếp theo. Họ muốn biết liệu những nơi nằm ngoài vùng có thể ở được có thể có bầu khí quyển hay không. Người ta đặc biệt quan tâm đến việc tìm kiếm các hành tinh khác quay quanh các sao lùn M, vì chúng phổ biến hơn nhiều so với các sao có kích thước bằng mặt trời. Christianen cho biết: “Nếu họ phát hiện ra chúng có chứa bầu khí quyển, điều đó sẽ làm tăng diện tích có thể sinh sống được của thiên hà lên gấp trăm lần”. Sau khi tìm thấy một hành tinh trông giống Trái đất, chúng ta sẽ bắt đầu tìm kiếm manh mối hóa học về sự sống trên bề mặt của nó. JWST không đủ nhạy để làm điều đó, nhưng các thiết bị trên mặt đất trong tương lai như Kính viễn vọng Cực lớn (Extremely Large Telescope), Kính thiên văn Magellan khổng lồ (Giant Magellan Telescope) và Kính viễn vọng Ba mươi mét (Thirty Meter Telescope) dự kiến sẽ bắt đầu thu thập dữ liệu vào những năm 2030 có thể phát hiện ra các thành phần hóa học của những thế giới giống trái đất. Thông tin từ các mục tiêu ở xa hơn sẽ phải chờ sứ mệnh tiếp theo của NASA là dự án Đài quan sát Thế giới Sinh sống trên không gian (Habitable Worlds Observatory) dự kiến sẽ phóng vào khoảng cuối những năm 2030 hoặc đầu những năm 2040. Kính thiên văn sẽ sử dụng bóng che ngôi sao bên ngoài hoặc một dụng cụ gọi là vành để chặn ánh sáng chói của một ngôi sao và tập trung vào ánh sáng hành tinh mờ hơn. Những hóa chất nào mà các nhà thiên văn học cụ thể nên tìm kiếm vẫn còn là vấn đề tranh luận. Lý tưởng nhất là họ muốn tìm ra thứ được gọi là dấu hiệu sinh học - các phân tử như nước, metan và carbon dioxide hiện diện với số lượng tương tự như những gì chúng ta tìm thấy trên Trái đất. Tại sao lại được coi là cuộc sống? Làm thế nào để phân biệt rõ ràng giữa sự sống và phi sự sống trên các hành tinh xa xôi là một vấn đề đau đầu. Các nhà nghiên cứu có thể sớm nhận được sự trợ giúp từ các kỹ thuật thuật toán để tìm ra các mối liên hệ quá phức tạp mà bộ não con người không thể hiểu được. Trong các thí nghiệm gần đây, Robert Hazen và các đồng nghiệp của ông đã lấy 134 mẫu sống và không sống (bao gồm dầu mỏ, thiên thạch giàu carbon, hóa thạch cổ đại và một con ong bắp cày bay vào phòng thí nghiệm của họ), làm chúng bốc hơi và phát tán các thành phần hóa học. Khoảng 500.000 thuộc tính khác nhau đã được xác định trong cấu tạo phân tử của mỗi mẫu và chạy qua chương trình học máy. Hazen, nhà khoáng vật học và nhà sinh vật học vũ trụ tại Viện Khoa học Carnegie (Mỹ), cho biết: “Khi chúng tôi xem xét 500.000 thuộc tính đó, có những kiểu mẫu dành riêng cho những sinh vật sống và những kiểu mẫu dành riêng cho những vật không sống”. Sau khi phần mềm được đào tạo trên 70% mẫu vật, kỹ thuật này có thể nhận dạng với độ chính xác 90% mẫu nào còn lại có nguồn gốc sinh học. Thiết bị được sử dụng để phân tán các thành phần hóa học của các mẫu dài khoảng 7 inch, đủ nhỏ để được gửi đi thực hiện các nhiệm vụ tới các thế giới đại dương gần đó như Europa của Sao Mộc hay Enceladus của Sao Thổ. Tàu thám hiểm Perseverance của NASA đã mang một thiết bị tương tự tới Sao Hỏa, vì vậy Hazen cho rằng thuật toán học máy của nhóm ông có thể được điều chỉnh để sàng lọc dữ liệu và săn lùng các sinh vật trong quá khứ hoặc hiện tại ở đó. Và bởi vì nó dựa vào các mối quan hệ phân tử thay vì phát hiện các hóa chất hữu cơ cụ thể như DNA hoặc axit amin, những chất có thể không được sử dụng trong các sinh quyển khác, phương pháp này có thể cho phép các nhà khoa học tìm kiếm sự sống hoàn toàn không giống những gì chúng ta có trên Trái đất. Các ứng dụng học máy như vậy cũng bắt đầu được sử dụng trong SETI. Sofia Sheikh thuộc Viện SETI cho biết, hầu hết những người trong lĩnh vực này đang tìm kiếm những ký hiệu công nghệ như vậy, được định nghĩa là “một số dấu hiệu công nghệ có thể phát hiện được từ xa mà chúng ta có thể mô tả bằng các thiết bị thiên văn”. Đây có thể là tín hiệu vô tuyến, nhưng các bằng chứng khác có thể bao gồm những thứ như xung laser quang học, các dự án kỹ thuật khổng lồ trên không gian, ô nhiễm khí quyển hoặc thậm chí là các tàu thăm dò nhân tạo tìm đường đến hệ mặt trời của chúng ta. Tại trạm Zwicky Transient Facility gần San Diego, California, nơi liên tục tìm kiếm toàn bộ bầu trời đêm để tìm những tia sáng ngắn đến từ những nguồn không xác định, các kỹ sư đang dạy trí tuệ nhân tạo cách xác định các đặc điểm không thể mong đợi từ các hiện tượng tự nhiên. Ashish Mahabal, nhà thiên văn học và nhà khoa học dữ liệu tại Caltech cho biết: “Tại thời điểm đó, chúng ta có thể bắt đầu đặt câu hỏi. Câu trả lời cho những câu hỏi như vậy có thể giúp tiết lộ những sự kiện thiên văn mới lạ hoặc chỉ có thể là một ngôi sao được bao quanh bởi các tấm pin mặt trời khổng lồ cung cấp năng lượng cho một xã hội ngoài hành tinh tiêu tốn nhiều năng lượng. Các nhà nghiên cứu của SETI hy vọng rằng bằng cách sử dụng những công cụ như vậy, họ có thể giúp khắc phục một số thành kiến lấy con người làm trung tâm. Hầu hết đều nhận ra rằng kỳ vọng của chúng ta về những sinh vật ở thế giới khác bị hạn chế bởi trải nghiệm của chính chúng ta. Ví dụ, việc tìm kiếm dấu hiệu của các tấm pin mặt trời khổng lồ của người ngoài hành tinh thường “dựa trên giả định rằng nhu cầu năng lượng sẽ luôn tăng theo cấp số nhân,” Sheikh nói. Vì tất cả các con đường hiện đang được khám phá, nhiều nhà khoa học tin rằng câu trả lời cho câu hỏi của chúng ta về sự sống ngoài Trái đất không còn xa nữa. Tuy nhiên, cuối cùng, câu hỏi về sự cô đơn trong vũ trụ của chúng ta là một câu hỏi mang tính triết học. Trong phần lớn lịch sử nhân loại, chúng ta không tin rằng mình đơn độc. Chúng ta lấp đầy bầu trời với các vị thần, quái vật và sinh vật thần thoại. Chỉ đến thời hiện đại, loài người chúng ta mới bắt đầu lo lắng về vị trí của mình trong vũ trụ. Nhưng dù có phần nào khác của nó chứa đựng sự sống hay không thì vũ trụ vẫn là nhà của chúng ta. Chúng ta có thể chọn cô đơn hoặc đón nhận vẻ đẹp và điều kỳ diệu xung quanh mình. Nguồn: TechnologyReview
