Chapter 11: Exoplanet Earth

“Trái Đất - một đốm xanh mờ. Nếu không có sự trợ giúp của chú thích, bạn thậm chí có thể không biết nó ở đó.” - Carl Sagan

Chúng ta thường ngước nhìn bầu trời để tìm kiếm những thế giới khác. Nhưng đã bao giờ bạn tự hỏi: nếu vai trò bị đảo ngược thì sao? Nếu một nền văn minh ngoài kia đang nhìn về phía chúng ta, họ sẽ thấy gì từ hành tinh Trái Đất - ngôi nhà duy nhất của toàn bộ lịch sử nhân loại?

HÀNH TINH NGOẠI TRÁI ĐẤT

Dù bạn thích chạy nước rút, bơi lội, đi bộ hay bò từ nơi này sang nơi khác trên Trái Đất, bạn đều có thể tận hưởng những góc nhìn cận cảnh về nguồn cung cấp vô tận những thứ đáng chú ý của hành tinh chúng ta. Bạn có thể thấy một mạch đá vôi màu hồng trên vách hẻm núi, một con bọ rùa đang ăn rệp trên thân cây hoa hồng, một vỏ ngao nhô ra từ bãi cát - tất cả những gì bạn phải làm là quan sát.

Từ cửa sổ của một chiếc máy bay phản lực đang cất cánh, những chi tiết bề mặt đó nhanh chóng biến mất. Đạt đến độ cao hành trình khoảng bảy dặm, ngay cả việc xác định các con đường chính cũng trở thành một thách thức. Chi tiết tiếp tục biến mất khi bạn bay vào không gian.

Từ cửa sổ của Trạm Vũ trụ Quốc tế, quay quanh quỹ đạo ở độ cao khoảng 250 dặm, bạn có thể tìm thấy Paris, London, New York và Los Angeles vào ban ngày, nhưng chỉ vì bạn đã học được vị trí của chúng trong lớp địa lý. Vào ban đêm, cảnh quan thành phố trải dài của chúng hiện ra một ánh sáng rực rỡ rõ rệt. Vào ban ngày, trái ngược với những hiểu biết thông thường, bạn có lẽ sẽ không thấy các Đại kim tự tháp ở Giza, và chắc chắn bạn sẽ không thấy Vạn Lý Trường Thành của Trung Quốc - mặc dù dài hàng nghìn dặm, nó chỉ rộng khoảng 20 foot, hẹp hơn nhiều so với các đường cao tốc liên bang của Mỹ mà bạn khó có thể nhìn thấy từ một chiếc máy bay xuyên lục địa.

Từ Mặt Trăng, cách xa một phần tư triệu dặm, New York, Paris và phần còn lại của ánh đèn đô thị trên Trái Đất thậm chí không hiện ra như một tia sáng lấp lánh. Du hành tới Sao Hải Vương, cách xa ba tỷ dặm, và bản thân Mặt Trời trở nên mờ đi một nghìn lần. Còn chính Trái Đất thì sao? Nó là một đốm sáng không rực rỡ hơn một ngôi sao mờ, gần như mất hút trong hào quang của Mặt Trời.

Bức ảnh nổi tiếng được chụp vào năm 1990 từ ngay bên ngoài quỹ đạo của Sao Hải Vương bởi tàu vũ trụ Voyager 1 cho thấy Trái Đất trông không mấy ấn tượng từ không gian sâu: một “đốm xanh mờ” (pale blue dot), như cách nhà vật lý thiên văn Carl Sagan đã gọi. Nếu không có sự trợ giúp của chú thích, bạn thậm chí có thể không biết nó ở đó.

NGƯỜI NGOÀI HÀNH TINH SẼ NHÌN THẤY GÌ?

Điều gì sẽ xảy ra nếu một nền văn minh ngoài hành tinh với bộ não lớn và công nghệ hiện đại quét bầu trời về phía hệ mặt trời của chúng ta? Họ có thể phát hiện ra những đặc điểm hữu hình nào của hành tinh Trái Đất?

Màu xanh sẽ là điều đầu tiên và quan trọng nhất. Nước bao phủ hơn hai phần ba bề mặt Trái Đất; riêng Thái Bình Dương đã bao phủ gần như toàn bộ một mặt của hành tinh. Bất kỳ sinh vật nào có đủ thiết bị để phát hiện màu sắc của hành tinh chúng ta chắc chắn sẽ suy ra sự hiện diện của nước - phân tử dồi dào thứ ba trong vũ trụ. Nếu độ phân giải đủ cao, họ sẽ thấy những đường bờ biển phức tạp, gợi ý mạnh mẽ rằng nước ở dạng lỏng - và những người ngoài hành tinh thông minh chắc chắn sẽ biết rằng điều đó đặt nhiệt độ và áp suất khí quyển trong một phạm vi xác định tốt.

Các chỏm băng ở cực lớn lên và thu nhỏ lại theo các biến đổi nhiệt độ theo mùa. Sự tự quay 24 giờ của hành tinh chúng ta cũng có thể nhận ra, bởi vì các khối lục địa sẽ xoay vào tầm nhìn ở các khoảng thời gian có thể dự đoán được. Người ngoài hành tinh cũng sẽ thấy các hệ thống thời tiết lớn đến rồi đi.

THÁCH THỨC CỦA KHOẢNG CÁCH

Hành tinh ngoại hệ gần nhất có thể được tìm thấy trong hệ sao láng giềng Alpha Centauri, cách chúng ta khoảng bốn năm ánh sáng. Hầu hết các hành tinh ngoại hệ được lập danh mục nằm cách xa từ hàng chục đến hàng trăm năm ánh sáng.

Độ sáng của Trái Đất chưa bằng một phần tỷ độ sáng của Mặt Trời. Sự gần gũi của hành tinh chúng ta với Mặt Trời sẽ khiến bất kỳ ai cũng cực kỳ khó khăn để nhìn thấy Trái Đất trực tiếp bằng kính thiên văn ánh sáng khả kiến - giống như cố gắng phát hiện ánh sáng của một con đom đóm lân cận một chiếc đèn pha tìm kiếm của Hollywood.

Vì vậy, nếu người ngoài hành tinh tìm thấy chúng ta, họ có khả năng đang nhìn ở các bước sóng khác ngoài ánh sáng khả kiến, chẳng hạn như hồng ngoại, hoặc các kỹ sư của họ đang áp dụng một chiến lược hoàn toàn khác.

CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÁT HIỆN

Có lẽ họ đang làm những gì mà các thợ săn hành tinh của chính chúng ta thường làm: theo dõi các ngôi sao để xem liệu chúng có lắc lư ở những khoảng thời gian đều đặn hay không. Sự lắc lư định kỳ của một ngôi sao tiết lộ sự tồn tại của một hành tinh đang quay quanh quỹ đạo vốn có thể quá mờ để thấy trực tiếp.

Trái ngược với những gì hầu hết mọi người giả định, một hành tinh không quay quanh ngôi sao chủ của nó; thay vào đó, cả hành tinh và ngôi sao chủ đều quay quanh tâm khối lượng chung của chúng. Hành tinh càng có khối lượng lớn, phản ứng của ngôi sao càng lớn và sự lắc lư càng có thể đo lường được. Thật không may, Trái Đất rất nhỏ bé, vì vậy Mặt Trời hầu như không nhúc nhích - điều này sẽ tiếp tục thách thức các kỹ sư ngoài hành tinh.

Kính thiên văn Kepler của NASA đã viện dẫn một phương pháp phát hiện khác: tìm kiếm những ngôi sao có tổng độ sáng giảm nhẹ và ở những khoảng thời gian đều đặn - khi một hành tinh đi ngang qua phía trước ngôi sao chủ. Với phương pháp này, bạn không thể nhìn thấy chính hành tinh đó, nhưng Kepler đã thêm hàng nghìn hành tinh ngoại hệ vào danh mục. Khi Trái Đất đi ngang qua phía trước Mặt Trời, chúng ta che khuất 1/10.000 bề mặt Mặt Trời - đủ để họ xác nhận rằng Trái Đất tồn tại, nhưng không biết gì về những diễn biến trên bề mặt.

TÍN HIỆU VÔ TUYẾN - DẤU VẾT VÔ TÌNH

Sóng vô tuyến và vi sóng có thể hoạt động hiệu quả hơn. Hãy xem xét mọi thứ chúng ta có để tạo ra sóng vô tuyến và vi sóng: không chỉ đài phát thanh truyền thống, mà còn truyền hình quảng bá, điện thoại di động, lò vi sóng, thiết bị mở cửa gara, khóa cửa ô tô, radar thương mại, radar quân sự và vệ tinh viễn thông.

Chúng ta đang rực sáng trong các sóng tần số dài - bằng chứng ngoạn mục cho thấy điều gì đó bất thường đang diễn ra ở đây, bởi vì ở trạng thái tự nhiên, các hành tinh đá nhỏ hầu như không phát ra sóng vô tuyến nào.

Điều thú vị là các nhà vật lý thiên văn tại Đại học Cambridge cũng đã từng bị bối rối tương tự vào năm 1967. Khi khảo sát bầu trời bằng kính thiên văn vô tuyến, Antony Hewish và nhóm của ông phát hiện một vật thể phát xung ở các khoảng thời gian chính xác, lặp đi lặp lại chỉ hơn một giây một chút. Jocelyn Bell, sinh viên tốt nghiệp của Hewish, là người đầu tiên nhận ra điều đó - và ý nghĩ rằng tín hiệu này mang tính công nghệ là điều không thể cưỡng lại. Tuy nhiên, họ sớm phát hiện ra rằng đó là một loại vật thể vũ trụ mới: ngôi sao neutron phát ra sóng vô tuyến sau mỗi vòng tự quay - được gọi là “ẩn tinh” (pulsars).

DẤU VÂN TAY HÓA HỌC

Còn có hóa học vũ trụ - một lĩnh vực sống động của vật lý thiên văn hiện đại. Việc phân tích hóa học bầu khí quyển của các hành tinh phụ thuộc vào quang phổ học, bởi vì mọi nguyên tố và mọi phân tử đều hấp thụ và phát xạ ánh sáng theo một cách độc nhất, tạo ra những “dấu vân tay hóa học”.

Nếu một hành tinh tràn ngập hệ thực vật và động vật, bầu khí quyển của nó sẽ giàu các chỉ dấu sinh học (biomarkers) - bằng chứng quang phổ của sự sống. Cho dù là do sinh học, do con người hay do công nghệ tạo ra, những bằng chứng tràn lan như vậy sẽ rất khó che giấu.

Một chỉ dấu sinh học dễ dàng phát hiện là mức độ duy trì của phân tử mê-tan trên Trái Đất, hai phần ba trong số đó được tạo ra bởi các hoạt động liên quan đến con người như sản xuất dầu nhiên liệu, trồng lúa, nước thải và tiếng ợ hơi cùng sự bài tiết của gia súc nuôi.

Điều nói lên nhiều nhất sẽ là tất cả lượng oxy tự do của chúng ta, chiếm tới một phần năm bầu khí quyển. Oxy có hoạt tính hóa học mạnh, dễ dàng liên kết với các nguyên tử khác. Để oxy tồn tại ở trạng thái ổn định, một thứ gì đó phải giải phóng nó nhanh như khi nó bị tiêu thụ. Tại đây trên Trái Đất, sự giải phóng đó có nguồn gốc từ sự sống thông qua quá trình quang hợp.

Nếu nhìn kỹ hơn vào các dấu vân tay trong khí quyển của Trái Đất, các chỉ dấu sinh học của con người cũng sẽ bao gồm các axit sulfuric, carbonic và nitric - thành phần khác của khói bụi (smog) từ việc đốt nhiên liệu hóa thạch. Và đây là điều đáng suy ngẫm: nếu những người ngoài hành tinh tò mò tình cờ tiến bộ hơn chúng ta về mặt xã hội, văn hóa và công nghệ, thì họ chắc chắn sẽ giải thích những chỉ dấu sinh học này là bằng chứng thuyết phục cho sự vắng mặt của sự sống thông minh trên Trái Đất.

BỐN MƯƠI TỶ HY VỌNG

Hành tinh ngoại hệ đầu tiên được phát hiện vào năm 1995, và tính đến thời điểm cuốn sách này được viết, con số đã vượt mức ba nghìn. Các ước tính mới nhất gợi ý có tới bốn mươi tỷ hành tinh giống Trái Đất chỉ riêng trong Dải Ngân hà.

Đó là những hành tinh mà con cháu chúng ta có thể muốn ghé thăm vào một ngày nào đó - do lựa chọn, nếu không phải do sự cần thiết. Và trên những hành tinh đó, rất có thể cũng có ai đó đang nhìn về phía chúng ta, tự hỏi đốm sáng mờ nhạt kia có gì đặc biệt.

Chương tiếp theo - Chương 12: Những Suy ngẫm về Góc nhìn Vũ trụ - sẽ khép lại hành trình khám phá vũ trụ với những chiêm nghiệm sâu sắc về vị thế của nhân loại trong không gian và thời gian vô tận.