Bốn thếkỷchiêm ngưỡng
bầu trời
QUÁ TRÌNH KHÁM PHÁ VŨTRỤ
Cách đây 400 năm, Galilei là ngườiđầu tiên sửdụng
kính thiên văn. Tuy chiếc kính còn mang tính thủcông, nhưng
Galilei rất ngạc nhiên khi phát hiệnđược nhiều hiện tượng thú
vịchưa từng nhìn thấy trên bầu trời. ChịHằng không có vẻ
mịn màng thơmộng nhưnhìn bằng mắt trần, mà lại gồghề,
nhiều thung lũng. Dải Ngân hà không phải là mộtđám mây
huyềnảo mà là một hệthiên hà có vô sốngôi sao. Hành tinh
Kim hiện ra trong kính khi tròn, khi lưỡi liềm, giống nhưnhững mặt trăng bé tý
hon. Sựthay đổi hình dạng của hành tinh Kim theo chu kỳchứng tỏhành tinh cũng
nhưtrái đấtđều quay quanh mặt trời. Những phát hiện của Galilei chứng minh trái
đất không phải là trung tâm của vũtrụ đã làm đảo lộn quan niệm vềvũtrụcủa
Thiên Chúa giáo đang thịnh hành ởchâu Âu thếkỷXVII.
Ngày nay, các nướcđang phát triển thường quan tâm đến những ngành công
nghiệpđể nâng cao đời sống của người dân. Tuy nhiên, muốnđạtđược trình độ kỹ
thuật cao thì phát triển công nghiệp phảiđiđôi với phát triển khoa học cơbản.
Thiên văn học là một trong những ngành khoa học cơbản bao gồm nhiều lĩnh vực,
từtoán học, vật lý, hóa họcđến những ngành công nghệtiên tiến làm ra những
thiết bịquan sát. Khám phá vũtrụkhông những giúp con người ý thứcđược vịtrí
của mình trong không gian mà còn học hỏiđược cơchếtạo ra những hiện tượng
trong thiên nhiên. Các nhà thiên văn sửdụng kính thiên văn ngày càng lớnđặt trên
mặtđất và phóng lên không gian để có những điều kiện tốiưu, nhằm quan sát thật
sâu trong vũtrụvà tìm hiểu sựhình thành các thiên hà, cùng nguồn gốc và sựtiến
hoá của toàn vũtrụ. Họcũng nghiên cứu những hiện tượng trong vũtrụ để thực
hiện trên trái đất những thí nghiệm tương tự. Sởdĩmặt trời và những ngôi sao
chiếu sáng được trong hàng tỷnăm, chính là nhờcác thiên thểnày khống chế được
năng lượng tổng hợp các hạt nhân nguyên tử. Những phảnứng nhiệt hạch tổng
hợp hạt nhân giải phóng một lượng năng lượng hết sức lớn so với những phảnứng
phân hạch hiệnđang được thịnh hành trong những nhà máy điện hạt nhân. Các
nhà khoa họcđã thực hiệnđược những phảnứng nhiệt hạch để làm nổnhững quả
bom khinh khí (còn được gọi là bom H) với sức tàn phá khủng khiếp hơn cảbom
nguyên tử. Nhưng họchưa khống chế được những phảnứng này để sản xuất năng
lượng trên quy mô lớn nhằm phục vụngành công nghiệp. Dựán quốc tếxây một lò
phảnứng tổng hợp hạt nhân thí nghiệmđầu tiên đặt tên là ITER (International
Thermonuclear Experimental Reactor) đang được tiến hành.
TÌM HIỂU THẾGIỚI VĨMÔ VÀ VI MÔ
Mặc dù nền kinh tếtoàn cầuđang bịsuy thoái, nhưng những thiết bị đắt tiền
đã được làm ra để phục vụngành thiên văn. Nghiên cứu quá trình tiến hóa của vũ
trụvà sựhình thành của vạn vật là một trong những đề tài đang được các nhà khoa
học quan tâm. Họlàm những chiếc kính thiên văn ngày càng lớn, được trang bị đầy
đủ những thiết bị điện tửtối tân. Trong năm 2009 vừa qua, Cơquan Vũtrụchâu
Âu (ESA) đã phóng lên không gian chiếc kính thiên văn có tên là Planck - tên nhà
vật lý nổi tiếng ngườiĐức. Vệtinh Planck dùng để quan sát bức xạphông vũtrụ,
tàn dưcủa vụnổBig Bang tạo ra vũtrụcách đây ngót 14 tỷnăm. Bức xạphông vũ
trụlà bộmặt của vũtrụnguyên thủy khi vừa mới ló ra, sau 400 nghìn năm tồn tại
trong trạng thái mờ ảo. Hồiđó, vũtrụchỉnhỏbằng một phần tỷvũtrụhiện nay và
cứdãn nởkhông ngừng. Vũtrụnguyên thủyđã từng rung nhưmột cái trống. Do
đó, mậtđộ và nhiệtđộ của bức xạphông vũtrụkhông đồng đều và thăng giáng từ
vùng này sang vùng khác. Những đám vật chất tập trung đâyđó trong vũtrụcó khả
năng thu hút vật chất của môi trường xung quanh để phát triển thành những chùm
thiên hà mà các nhà thiên văn quan sát được hiện nay. Những kết quảquan sát bức
xạphông vũtrụcung cấp cho các nhà thiên văn những thông tin quý báu vềtuổi và
tương lai của vũtrụ, vềcơchếhình thành của những ngôi sao và của những thiên
hà thếhệ đầu tiên, cùng bản chất của năng lượng và của vật chất trong vũtrụ.
Kính thiên vănđặt trên mặtđất và kính v
ũ
trụHubble đã chụpđược những bứcảnh rấtđẹp của nhiề
u
thiên thể. Nhưng trong vũtrụcòn vô sốthiên thểkhô
ng
phát ra ánh sáng mà chỉphát bức xạhồng ngoại không nhì
n
thấy bằng mắt thường. Những ngôi sao còn non đang ẩ
n
mình trong những đám bụi tối tăm, hoặc những phôi thiê
n
hà là những thiên thểchưađủ nóng để chiếu sáng mà chỉphát ra bức xạhồng
ngoại. Bởi vì bức xạhồng ngoại bịkhí quyển trái đất hấp thụnên các nhà thiên văn
phải phóng kính lên không gian để quan sát. Một chiếc kính thiên văn hồng ngoại
có tên gọi là Herschel - tên một nhà thiên văn người Anh, đã được phóng cùng
chuyến với kính Planck để khám phá những bí ẩn trong thếgiới lạnh lẽo của
những thiên thểvô hình này.
Hệkính thiên văn vô tuyến quốc tếALMA đang được xây dựng trên một cao
nguyên trong sa mạc Atacama ở độ cao 5.000 m trên rặng núi Andes của Chilê với
50 angten 12 m. ALMA và hệkính quang họcVLT (Very Large Telescope) gồm 4
chiếc gương khổng lồcó đường kính 8 m của Cộng đồng châu Âu sẽgiúp các nhà
thiên văn quan sát những vùng thật sâu trong vũtrụ để đi ngược dòng thời gian
đến tận gần thờiđiểm Big Bang, khi vũtrụvừa mới ra đời.
Máy gia tốcLHC (Large Hadron Collisioner) tối tân nhất hiện nay đã được xây
tại Thụy Sĩ để nghiên cứu sựhình thành của vật chất và để tìm hiểu nguồn gốc của
vũtrụ. Trong máy gia tốc, những hạt proton có tốcđộ xấp xỉtốcđộ ánh sáng được
tạo ra để đâm trực diện vào nhau. Các nhà khoa học hy vọng dùng máy LHC để sản
xuấtđược những hạt vi mô mới lạvà tìm hiểu sựhình thành của vật chất và tái tạo
một môi trường lý - hóa mà họphỏng đoán là tồn tại trong vũtrụnguyên thủy.
NHỮNG PHÂN TỬSINH HỌC TIỀN THÂN CỦA SỰSỐNG
Cách đây hơn nửa thếkỷ, các nhà hoá họcđã điều chế
được phân tửsinh họcaxit amintrong ống nghiệm từmột hỗn
hợp khí hyđrô, mêtan, amoniac và hơi nước mà họcho là có
khảnăng tồn tại trong khí quyển nguyên thủy của trái đất. Họ
dùng một hệthống phóng điệnđể chiếu vào hỗn hợp khí,
nhằm tái tạo những tia chớp trong những cơn bão được coi là xảy ra thường
xuyên ởthời xa xưa trên trái đất. Ngày nay, các nhà thiên vănđã phát hiện trong
vũtrụcó đủ loại hóa chất tương tựnhưnhững chất thông thường chếra trong
phòng thí nghiệm, kểcảnhững loạiđường có khảnăng dẫnđến sựhình thành
những phân tửsinh học phức tạp nhưaxit amin trong protein tếbào sinh vật.
Sựhình thành sựsống là một quá trình vô cùng phức tạp và lâu dài. Sựsống
dưới dạng vi sinh vật nảy sinh trên trái đấtđã được 3 tỷnăm, nhưng loài người
hiệnđại mới xuất hiện cách đây khoảng 200 nghìn năm. Trình độ khoa học tiên
tiến nhưngày nay mới chỉ đạtđược cách đây chưađầy một thếkỷ. Các nhà thiên
vănđang cốgắng tìm kiếm vết tích của sựsống trong dải Ngân hà, dù chỉlà những
sinh vậtđơn bào. Sựsống tương tựnhưtrên trái đất có thểlà rất hiếm và chỉtồn
tại trên những hành tinh, nơi mà điều kiện lý - hóa trong khí quyển không khắt
khe nhưtrên những ngôi sao. Những trạm tự động đã được phóng để thám hiểm
một sốhành tinh trong hệmặt trời, nhưng vẫn chưa phát hiệnđược dấu vết của
sựsống.
Nước là một yếu tốcần thiết cho sựsống vì là dung môi để hòa tan vật chất
và tạo ra những phảnứng hóa học có khảnăng làm nảy sinh ra vi sinh vật. Tháng
10.2009, Cơquan NASA của Mỹ đã dùng tên lửađượcđiều khiểnđể đâm thẳng
vào một cái hốtrên mặt trăng lớn nhưmiệng một ngọn núi lửađã tắt, nhằm bới
vật chất nằmởdưới bềmặt mặt trăng. Trong đám vật chất bắn tung ra ngoài, các
nhà khoa học tìm thấy dấu vết của nước. Những kết quảquan sát khác cũng cho
thấy nước có thể đã từng chảy trên hành tinh Hỏa.
SIÊU ĐỊA CẦU NUÔI DƯỠNG SỰSỐNG
Sựsống có khảnăng nảy sinh trên những hành tinh, nên sựphát hiện
những hành tinh ởbên ngoài hệmặt trời là điều kiện tiên quyết cho sựtìm kiếm
sựsống trong dải Ngân hà. Trong hệmặt trời chỉcó 8 hành tinh nên các nhà thiên
văn phải phát hiện thêm hành tinh trong những hệsao khác thì mới có hy vọng
tìm thấy sựsống. Tuy nhiên, công việc quan sát những hành tinh ởbên ngoài hệ
mặt trời không hề đơn giản. Lý do là vì hành tinh trong những hệsao không tự
phát ra ánh sáng mà chỉphản chiếu bức xạcủa ngôi sao. Ánh sáng yếuớt của hành
tinh bịngôi sao sáng chói át đi. Hơn nữa, khoảng cách biểu kiến giữa ngôi sao và
hành tinh đồng hành thường quá nhỏnên kính thiên văn, dù lớn cũng không có đủ
độ phân giảiđể phân biệt hai thiên thể. Các nhà thiên vănđã phải dùng một
phương pháp gián tiếpđể phát hiện hành tinh trong những hệsao. Khi hành tinh
quay xung quanh ngôi sao thì trường hấp dẫn của hành tinh lôi kéo ngôi sao làm
tốcđộ của ngôi sao thay đổi ít nhiều. Sau hai thập niên kiên trì quan sát để phát
hiện sựthay đổi cực kỳnhỏtốcđộ của những ngôi sao - một dấu hiệu cho biết ngôi
sao có hành tinh đồng hành - các nhà thiên vănđã phát hiệnđược hơn 400 hành
tinh ởngoài hệmặt trời.Hành tinh càng nặng và càng gần ngôi sao, thì càng dễ
làm nhiễu tốcđộ của ngôi sao. Do đó, những hành tinh phát hiệnđược bằng kỹ
thuậtđo sựthay đổi tốcđộ thường là những khối khí khổng lồ, nặng hơn cảhành
tinh Mộc (nặng gấp 320 lần trái đất) và có quỹ đạo gần ngôi sao. Gầnđây, một