2017 là một năm thành công của khoa học vũ trụ. Đó là năm mà một kỷ nguyên mới của thiên văn học đa truyền thông lên ngôi, nhờ vào những phát hiện đáng kinh ngạc. Năm vừa qua cũng có đầy những phát hiện tuyệt vời về các ngoại hành tinh xung quanh các ngôi sao xa xôi, bao gồm cả sự kiện phát hiện 7 ngoại hành tinh quanh một ngôi sao giống Mặt Trời. Và khi mà các nhà khoa học đã phải nói lời giã biệt với tàu vũ trụ Cassini, thì họ cũng nói lời "xin chào" với một vị khách ghé thăm từ bên ngoài Hệ Mặt Trời.
1. Sao neutron va chạm
Hình 1. Hình vẽ minh hoạ sự va chạm và sáp nhập của các sao neutron. Credit: NSF/LIGO/Sonoma State University/A. Simonnet.
17/08/2017 là một ngày trọng đại của khoa học vũ trụ, ngày mà sẽ đi vào lịch sử như một mốc son chói lọi, mở ra một kỉ nguyên mới cho thiên văn học nói riêng và vật lí nói chung. Vào ngày này, các nhà thiên văn học đã lần đầu quan sát được một sự kiện vũ trụ bằng cách sử dụng cả ánh sáng lẫn sóng trọng lực. Đó được gọi là “đa tin nhắn thiên văn”, có thể coi như một giác quan mới cho tầm quan sát của con người. Đã từ rất lâu rồi, chúng ta quan sát vũ trụ qua sóng ánh sáng (hoặc hạt photon), giờ đây ta có thể “nghe” vũ trụ bằng sóng trọng lực. Khi hợp nhất cả hai phương pháp, kết quả thu được còn lớn hơn thành quả từ cả hai phương pháp riêng rẽ cộng lại. Vậy nên, báo Science (tạp chí nổi tiếng chuyên về khoa học) đã gọi khám phá này là bước đột phá của năm 2017.
Sự va chạm của sao neutron đã được phát hiện bởi LIGO (Đài quan sát sóng hấp dẫn giao thoa kế Laser) cùng với Máy dò sóng hấp dẫn Virgo, và bởi "hơn 70 đài quan sát mặt đất và không gian" - LIGO xác nhận. Các đài quan sát sóng hấp dẫn đã có khả năng để xác nhận sự kiện này là do sự va chạm của hai sao neutron; các đài quan sát sóng ánh sáng giờ đã có thể thu thập thêm nhiều thông tin đặc biệt từ hai vật thể này, bao gồm cả việc xác nhận rằng những vụ va chạm sao neutron sản sinh ra phần lớn vật chất là những nguyên tố nặng của vũ trụ (ví dụ như vàng). Phát hiện lần này cũng khẳng định rằng tất cả chúng ta được kết tinh từ những vì sao (bụi và vật chất sót lại sau vụ nổ sao neutron). Thành tựu này là dẫn chứng đầu tiên cho những điều lớn lao mà các nhà thiên văn học có thể vươn tới với thiên văn học đa truyền thông.
2. 7 hành tinh kích thước Trái Đất ở hệ hành tinh TRAPPIST-1
Hình 2. Hình vẽ minh hoạ mô tả TRAPPIST-1, một hệ hành tinh với bảy hành tinh nhỏ có quỹ đạo rất gần quanh một sao lùn siêu lạnh. Credit: NASA/JPL-Caltech.
Vào đầu tháng 1, các nhà khoa học công bố sự nghiên cứu không chỉ một, hai hay sáu mà là cả 7 hành tinh cỡ Trái Đất quay quanh TRAPPIST-1. NASA đã nhanh chóng đưa ra những sự minh hoạ dễ hình dung hơn về hình dáng bên ngoài cũng như bề mặt của các hành tinh này. Thậm chí còn có những cuộc thảo luận về cách mà sự sống - nếu có thể phát triển dù chỉ trên một trong số các hành tinh này, có thể đã từng mang đến các thế giới khác thông qua các tiểu hành tinh.
Từ tháng 1, các nhà khoa học đã tìm ra những lý do để nghi ngờ rằng những hành tinh này có thể có sự sống, và công bố rằng sẽ cần có những thiết bị hiện đại hơn nhiều mới có thể bắt đầu công cuộc tìm kiếm những tín hiệu về khả năng duy trì sự sống. Nhưng cuộc khám phá không thực sự nhắm tới việc tìm kiếm sự sống ở nơi khác trong vũ trụ, mà chỉ để nhắc nhở chúng ta về tiềm năng tuyệt vời mà vũ trụ có thể mang lại. Đó là một khám phá hấp dẫn cho các nhà khoa học cũng như những người không làm về khoa học, và là câu trả lời xác đáng cho câu hỏi tại sao nhân loại nên đầu tư phát triển những kính thiên văn tối tân hơn. Hệ sao TRAPPIST-1 như một thứ gì đó đi ra từ những tiểu thuyết khoa học viễn tưởng, nó nhắc nhở chúng ta rằng có một thế giới bí ẩn ngoài sức tưởng tượng ở đó cho chúng ta khám phá.
3. Đại dương của Enceladus
Hình 3. Mặt trăng Enceladus của Sao Thổ có một đại dương ngầm được cho là có chứa một nguồn năng lượng hóa học có thể được sử dụng bởi các dạng sống. Bức ảnh ở đây được chụp bởi tàu vũ trụ Cassini. Credit: NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute.
Tháng 4/2017, các nhà khoa học của NASA đã thông báo về việc phát hiện khả năng có một nguồn năng lượng dành cho sự sống trong một đại dương nước lỏng của mặt trăng băng Enceladus của Sao Thổ. Các mẫu có nguồn gốc từ tầng dưới của lớp băng được thu thập bởi tàu Cassini, bằng cách di chuyển nhiều lần qua những cột hơi nước bốc lên từ bề mặt băng của Enceladus.
Từng bị xem như một hòn đá băng tầm thường quay quanh Sao Thổ, Enceladus giờ được đánh giá là một trong những môi trường tiềm năng nhất cho sự sống trong Hệ Mặt Trời (bên cạnh Trái Đất). Bên dưới bề mặt băng rắn của thiên thể này là một đại dương nước dạng lỏng rộng khắp, và tại đáy của đại dương ngầm này, các mạch nước nóng có thể hỗ trợ cho các hệ sinh thái tương tự với những thứ phát hiện được ở đáy đại dương trên Trái Đất.
Nghiên cứu mới đây đã khẳng định sự tồn tại của phân tử khí Hydrogen (H2- hình thành từ sự hợp nhất của hai nguyên tử Hydrogen), đây được xem như một nguồn năng lượng phù hợp cho sự sống. Phân tử Hydrogen có thể được tạo nên bởi phản ứng hóa học giữa đá và nước nóng (lên tới 80 độ C), tạo ra một nguồn thức ăn tuyệt vời cho sự sống tiềm tàng.
4. Nhiệm vụ lớn cuối cùng của tàu vũ trụ Cassini tại Sao Thổ
Hình 4. Hình minh họa tàu vũ trụ rơi xuống bầu khí quyển Sao Thổ. Nguồn: NASA.
Tàu vũ trụ Cassini là một trong những thành công lớn của NASA. Trong suốt 13 năm thăm dò Sao Thổ, tàu thám hiểm đã gửi về hàng loạt hình ảnh quét chi tiết về các vành đai của hành tinh này, các tầng mây cao hỗn loạn cùng với những thuộc tính vô hình như trường hấp dẫn. Cassini cũng tiết lộ một sự phức tạp đáng kinh ngạc của các mặt trăng của Sao Thổ. Tàu thám hiểm còn tìm được những đại dương chứa đầy metan lỏng, những cột nước phun trào trên quả cầu băng và những vết đỏ kì lạ.
NASA cuối cùng đã buộc phải chấm dứt nhiệm vụ của tàu Cassini vào tháng 9 bởi con tàu lúc đó đã cạn kiệt nhiên liệu. Dấu vết cuối cùng của một "di sản vĩ đại" là một loạt các vòng bay bi tráng mà Cassini đã thực hiện ở giữa hành tinh và các vành đai trong cùng, kết thúc bằng một cú lao vào khí quyển Sao Thổ và khiến con tàu vỡ vụn. Chưa từng có một tàu thám hiểm nào đã đến được bầu khí quyển Sao Thổ trước đó, và tàu Cassini vẫn còn gửi được một vài thông tin về nơi nó rơi xuống. Các nhà nghiên cứu hiện đang cố gắng đào sâu thông tin mà Cassini đã thu thập được trong năm cuối cùng của nó tại Sao Thổ.
5. Sóng hấp dẫn đang vang vọng trong không gian
Hình 5. Hình minh họa của sóng hấp dẫn, những gợn sóng trong cấu trúc không- thời gian, được tạo thành khi hai lỗ đen sát nhập vào nhau. Credit : NASA.
Đã hai năm kể từ lần đầu tiên các nhà khoa học dò trực tiếp được sóng hấp dẫn- gợn sóng trong cấu trúc không-thời gian, từng được dự đoán bởi Albert Einstein- và một kỉ nguyên mới thực sự bùng nổ.
LIGO (Đài quan sát sóng hấp dẫn giao thoa kế Laser), nơi đã thực hiện khám phá trên vào năm 2015, đã công bố việc tách thành công sóng trọng lực từ một vụ sát nhập neutron-star (Sao Lùn), điều này cũng đã được phát hiện bởi hơn 70 kính thiên văn và đài quan sát quang học. Đây là một sự kiện lịch sử của thiên văn học, đó là lí do mà điều đó xếp chọn thứ hai trong danh sách của chúng ta.
"Khoan đã, vẫn còn nữa!" Dù mới được đưa vào hoạt động tháng 8 vừa rồi tại Italy, máy dò sóng hấp dẫn Virgo gần như ngay lập tức thực hiện được nhiệm vụ dò sóng đầu tiên của mình: Đó là định vị được một trong những vụ sát nhập giữa hai hố đen, tương tự với điều mà LIGO đã quan sát được. Khi cộng tác với nhau, LIGO và Virgo sẽ có khả năng làm việc tốt hơn trong việc dò sóng hấp dẫn, và phần nào đơn giản hóa việc định vị sóng từ đâu đến. Khép lại một năm 2017 đầy thành công của việc nghiên cứu sóng hấp dẫn, một tương lai bừng sáng rực rỡ đang đón chờ lĩnh vực đầy tiềm năng này.
6. Vật thể liên sao lần đầu tiên được phát hiện trong Hệ Mặt Trời
Hình 6. Đường đi của một tảng đá vũ trụ, có thể là vật thể liên sao đầy tiên được phạt hiện trong Hệ Mặt Trời. Credit: NASA/JPL-Caltech.
Các nhà nghiên cứu có thể đã lần đầu tiên phát hiện một vật thể bên trong Hệ Mặt Trời nhưng lại có nguồn gốc từ bên ngoài. Tảng đá vũ trụ này, được đặt tên là 'Oumuamua, được phạt hiện lần đầu vào tháng 10 bởi các nhà khoa học sử dụng kính thiên văn Pan-STARRS 1 tại Hawaii.
Có rất nhiều cách để một mảnh thiên thạch có thể bị ném văng ra khỏi Hệ Mặt Trời của chúng ta. Các nhà khoa học giả định rằng các mảnh thiên thạch từ những nơi xa xôi có thể thỉnh thoảng du lạc tới Mặt Trời của chúng ta, nhưng để phát hiện những mảnh thiên thạch như các vị khách ngoại hành tinh tới thăm Trái Đất là việc làm vô cùng khó khăn. Trong trường hợp này, các nhà nghiên cứu đã lập ra mô hình đường đi mà các vật thể đó có thể di chuyển dựa trên các quỹ đạo hiện tại, và thấy rằng nó đang đi ra khỏi Hệ Mặt Trời (nghĩa là nó không có sinh ra từ những quỹ đạo xung quanh Mặt Trời). Rất nhiều mảnh thiên thạch đi ra khỏi Hệ Mặt Trời do lực hấp dẫn của các vật thể khác (thường là các vật thể lớn), nhưng 'Oumuamua có vẻ như không có chịu tác động của bất kỳ vật thể nào như vậy. Nhiều quan sát bổ sung đang được thực hiện để cố gắng xác nhận lại kết luận sơ bộ này.
7. Các thành phần cho sự sống trên hành tinh lùn Ceres
Hình 7. Hành tinh lùn Ceres là vật thể lớn thất trong vành đai tiểu hành tinh giữa Sao Hỏa và Sao Mộc. Hành tinh lùn này chứa nước và các phân tử hữu cơ. Credit: NASA/Dawn.
Ceres là vật thể lớn nhất trong vành đai tiểu hành tinh giữa Sao Hỏa và Sao Mộc, và được phân loại vào cả hai nhóm hành tinh lùn và tiểu hành tinh. Ngay ở cái nhìn đầu tiên, những hố sâu của hành tinh lùn này và bề mặt khô cằn chắc chắn không giống như một nơi mà sự sống có thể được hình thành. Nhưng càng nhiều nhà khoa học tìm hiểu về Ceres thì càng nhiều môi trường sống sẽ được tìm thấy.
Vào tháng Hai, các nhà nghiên cứu thông báo rằng họ đã phát hiện các phân tử hữu cơ trên bề mặt của Ceres. Các phân tử hữu cơ này là cần thiết cho sự hình thành sự sống như chúng ta đã biết, cho dù chúng không chỉ ra sự hiện diện của sự sống. Khám phá đó là đặc biệt quan trọng khi kết hợp với thực tế rằng Ceres có thể có một đại dương nước dạng lỏng bên dưới bề mặt của nó. Sự hiện diện của cả nước dạng lỏng và các phân tử hữu cơ hé lộ khả năng sự sống nguyên thuỷ từng xuất hiện ở đó.
8. Bầu khí quyển trên hành tinh kích cỡ Trái Đất
Hình 8. Hình vẽ minh họa cho thấy hành tinh kích cỡ gần với Trái Đất GJ 1132b, cách chúng ta 39 năm ánh sáng. Các nhà nghiên cứu đã phát hiện một bầu khí quyển trên hành tinh GJ 1132b, lần đầu tiên với 1 ngoại hành tinh có kích thước này. Credit: MPIA.
Lần đầu tiên, các nhà nghiên cứu đã quan sát được bầu khí quyển của một hành tinh xa xôi chỉ lớn hơn một chút so với Trái Đất. Hành tinh này, được gọi tên là GJ 1132b, dường như có bầu khí quyển rất nóng và dày, điều này khẳng định những nghi ngờ trước đó rằng hành tinh này giống với sao Kim hơn Trái Đất.
Việc quan sát trực tiếp bầu khí quyển của hành tinh này là rất có ý nghĩa vì cho đến nay, các nhà thiên văn chỉ có thể nghiên cứu trực tiếp bầu khí quyển xung quanh các hành tinh khí khổng lồ như sao Mộc. Trong ít nhất một trường hợp, các nhà nghiên cứu đã quan sát trực tiếp bầu khí quyển của 1 hành tinh có khối lượng gấp tám lần Trái Đất. GJ 1132b, mặt khác, chỉ có bán kính khoảng bằng 1.4 lần và khối lượng bằng 1.6 lần Trái Đất.
Bầu khí quyển của các ngoại hành tinh có thể chứa bằng chứng của sự sống, vì thế các nhà khoa học đang miệt mài làm việc để hiểu họ phải tìm kiếm gì trên những bầu khí quyển kia và làm sao để tìm thấy nó. Việc nghiên cứu bầu khí quyển của các ngoại hành tinh kích cỡ Trái Đất vẫn còn là 1 thách thức lớn đối với các loại kính thiên văn hiện có, nhưng các thiết bị trong tương lai đang được thiết kế để phục vụ cho mục tiêu nghiên cứu này.
9. Dấu vết dòng chảy nước lỏng (đã bốc hơi) của sao Hỏa
Hình 9 - Bức hình này chụp sườn dốc phía trong một miệng hố (có thể là miệng núi lửa) phía cực Nam của Sao Hỏa, nơi có rất nhiều vệt tối theo mùa, có tên viết tắt RSL (recurrent slope lineae), tạm dịch là “đường dốc lặp lại”. Credit: NASA/JPL-Caltech/UA/USGS.
Năm 2015, giới nghiên cứu công bố rằng họ đã tìm được bằng chứng về sự tồn tại của nước lỏng trên bề mặt sao Hỏa. NASA sau đó đã lên tiếng ủng hộ giả thuyết rằng những vệt tối trên sườn dốc của Sao Hỏa (RSL) có thể được tạo nên bởi những dòng chảy của hỗn hợp nước lỏng trộn với muối nồng độ cao. Lượng muối này ngăn sự đóng băng hoặc sự bốc hơi đột ngột của nước thành hơi, hòa vào bầu khí quyển mỏng tang của sao Hỏa.
Cũng từ đó mà những điều lí giải cho vệt tối liên tục được đề cập đến, và vào tháng 11, một nghiên cứu mới được bổ sung, như một viên gạch chắc chắn đặt vào bức tường đang cao dần lên. Nghiên cứu chỉ ra rằng những vệt tối đó có thể là những dòng cát nhỏ, chảy dọc theo chiều của đụn cát. Đó là một hiện tượng thông thường, được gọi là “vật chất hạt” để chỉ những hạt nhỏ như cát. NASA đã công bố với báo chí rằng những kết luận này nghe có vẻ khá tốt. Nhưng câu chuyện đã được tạm gác lại, khi một nghiên cứu mới đã được khởi xướng, với mục đích tìm hiểu chính xác những vệt tối đó là gì (nguồn gốc, thành phần, cấu tạo, …) một cách trực tiếp qua mẫu vật (sẽ) thu thập từ RSL trên bề mặt sao Hỏa - điều được cho là không thể hoàn thành trong một sớm một chiều.
Nguồn: Space
Thực hiện: Cộng đồng ?Alien Việt Nam
(Huyền Hoang, Nguyễn Nhật Cường, Quang Anh, Khoa Đăng Lê, Nhi Trần, Nguyễn Quốc Nhựt)
