[비즈한국] Cách đây vài ngày, con tàu thăm dò Europa mới mà mọi người hằng mong đợi mang tên ‘Europa Clipper’ đã rời khỏi Trái đất. Europa Clipper khởi hành vào không gian để tìm lời giải cho câu hỏi lớn nhất mà chúng ta đã ấp ủ bấy lâu nay: Liệu sự sống có tồn tại ở nơi nào khác ngoài Trái đất hay không?
Trước đây, chúng ta thường cho rằng nếu tìm thấy dấu vết sự sống ở nơi nào đó ngoài Trái đất trong Hệ Mặt trời, thì khả năng cao nhất sẽ là Sao Hỏa. Thế nhưng giờ đây, các nhà thiên văn học đã hướng tầm nhìn ra xa hơn, tới tận vùng ngoại vi của Hệ Mặt trời. Họ đang tập trung vào các mặt trăng băng giá xoay quanh Sao Mộc và Sao Thổ. Đáng ngạc nhiên là bên dưới lớp bề mặt băng giá lạnh lẽo đó, dường như tồn tại các đại dương chất lỏng có khối lượng còn lớn hơn cả bề mặt Trái đất.
Tất nhiên, do khoảng cách rất xa và bị che phủ bởi lớp băng dày, ánh sáng Mặt trời gần như không thể chiếu tới các đại dương ngầm này. Tuy nhiên, giống như hệ sinh thái dưới đáy biển sâu trên Trái đất nơi ánh sáng gần như không chạm tới, biết đâu bên trong những đại dương ngầm của các mặt trăng băng giá này lại tồn tại một hệ sinh thái của riêng chúng.
Đến nay, những câu chuyện này vẫn chỉ dừng lại ở mức tưởng tượng, suy đoán và kỳ vọng dựa trên dữ liệu quan sát mơ hồ. Chỉ có một cách duy nhất để kiểm chứng sự thật: Đó là trực tiếp quan sát tận nơi. Và hành trình vĩ đại để tiến thẳng đến Europa nhằm tìm kiếm dấu vết sự sống cuối cùng đã bắt đầu.
Việc Sao Mộc cũng có các mặt trăng xoay quanh giống như Mặt trăng của Trái đất đã được nhà thiên văn học Galileo phát hiện vào năm 1610. Khám phá của ông cho thấy không phải mọi vật thể trong vũ trụ đều xoay quanh Trái đất, từ đó tạo tiền đề để lật ngược quan điểm cho rằng Trái đất là trung tâm của vũ trụ. Như vậy, các mặt trăng quanh Sao Mộc được Galileo phát hiện đã mang đến một bước ngoặt lớn trong tư duy của nhân loại về vũ trụ.
Theo truyền thống, hành tinh lớn nhất Hệ Mặt trời - Sao Mộc - được gọi tên theo vị vua của các vị thần là Zeus (Jupiter). Vì vậy, bốn mặt trăng mà Galileo tìm thấy bên cạnh Sao Mộc đã được đặt theo tên của những nhân vật mà thần Zeus trong thần thoại đã để mắt tới. Đó là Ganymede, Io, Callisto và Europa. Theo thần thoại, Zeus bị mê hoặc bởi vẻ đẹp của Europa khi nàng đang hái hoa, ông đã biến thành một con bò mộng rồi bắt cóc nàng. Người ta kể rằng vùng đất nơi Zeus đưa Europa đến sau này đã được đặt theo tên nàng, chính là lục địa châu Âu.
Europa là mặt trăng lớn thứ sáu trong số các vệ tinh xoay quanh các hành tinh trong Hệ Mặt trời. Nó đứng sau ba mặt trăng Galileo khác quanh Sao Mộc, Titan của Sao Thổ và Mặt trăng của Trái đất. Mặt trăng của chúng ta có bề mặt vô cùng gồ ghề, với đầy rẫy các miệng hố do thiên thạch va chạm để lại. Ngược lại, Europa sở hữu một bề mặt băng giá khá phẳng lặng. Mặc dù có những miệng hố lớn nhỏ do thiên thạch rơi xuống, nhưng so với Mặt trăng thì bề mặt Europa phẳng hơn nhiều. Điều này cho thấy bề mặt của Europa đã được "thay mới" gần đây.
Trước đây, nhiều tàu thăm dò như Voyager hay Pioneer đã bay ngang qua Sao Mộc khi tận dụng lực hấp dẫn của hành tinh này để tiến vào không gian xa hơn. Tuy nhiên, đó chỉ là những chuyến bay lướt qua trong chốc lát, chứ không phải là sự quan sát bền bỉ khi lưu lại bên cạnh Sao Mộc. Vì vậy, vào những năm 1990, các nhà thiên văn học đã lên kế hoạch cho một con tàu quỹ đạo để bị lực hấp dẫn của Sao Mộc bắt giữ và ở lại quan sát hành tinh này. Con tàu này được đặt tên là Galileo, theo tên của nhà thiên văn học đầu tiên phát hiện ra các mặt trăng quanh Sao Mộc. Khi đó, tàu Galileo đã thám hiểm không chỉ bề mặt mây của Sao Mộc mà còn cả nhiều mặt trăng, bao gồm cả Europa. Và tình cờ, nó đã xuyên qua các dòng nước phun ra từ những vết nứt trên bề mặt băng giá.
Thực tế, vào thời điểm đó, các nhà thiên văn học đã không nhận ra sự thật kinh ngạc này. Mãi đến năm 2018, khi phân tích lại dữ liệu lưu trữ từ tàu Galileo, họ mới muộn màng nhận ra rằng con tàu đã xác nhận sự tồn tại của nước trên Europa. Theo dữ liệu từ tàu Galileo lúc đó, Europa hình thành nên một từ trường nhỏ khác bên cạnh Sao Mộc khổng lồ. Điều này có nghĩa là các hạt tích điện từ Europa đang rò rỉ ra ngoài và chảy dọc theo từ trường mạnh mẽ của Sao Mộc. Đó là cái gì vậy? Các nhà thiên văn học suy đoán rằng đó là nước biển chứa muối ion hóa đang phun ra ngoài không gian vũ trụ.
Việc sự thật này được làm sáng tỏ muộn màng là nhờ vào những đóng góp của tàu thăm dò Cassini khi nó hoạt động quanh Sao Thổ. Cassini đã chụp được hình ảnh thực tế cảnh nước phun ra từ mặt trăng băng giá Enceladus của Sao Thổ. Và chính việc bay thẳng qua dòng nước đã giúp xác nhận sự thay đổi từ trường ở khu vực xung quanh. Các nhà thiên văn học muộn màng nhận ra rằng dữ liệu mà Cassini thu được khi bay qua dòng nước của Enceladus rất giống với những gì mà Galileo đã ghi lại khi đi ngang qua Europa từ rất lâu về trước. Nhờ đó, họ đã có thể khám phá ra kho báu đáng kinh ngạc ẩn giấu trong dữ liệu của Galileo vốn đã bị lãng quên từ lâu. Theo dữ liệu lúc đó, các dòng nước dường như đã phun ra từ bề mặt Europa lên tới độ cao 160km.
Gần đây hơn, kính thiên văn vũ trụ Hubble đã tái xác nhận các dòng nước trên Europa. Năm 2014, trong khi Europa bay ngang qua trước đĩa hành tinh Sao Mộc, kính Hubble đã nhắm vào khu vực xung quanh Europa. Khi so sánh ánh sáng từ Sao Mộc đi thẳng đến kính thiên văn với ánh sáng đi xuyên qua dòng nước của Europa, người ta có thể tìm thấy dấu vết của các bước sóng ánh sáng bị hấp thụ bởi các phân tử nước phun ra từ Europa. Thông qua đó, các nhà thiên văn học xác nhận rằng một lượng lớn nước đã phun ra từ Europa trong lúc nó bay ngang qua trước Sao Mộc. Những mạch nước phun (geyser) thực sự đang hoạt động trên một thiên thể khác ngoài Trái đất!
Mới đây hơn nữa, kính thiên văn vũ trụ James Webb cũng đã quan sát Europa một lần nữa. Và họ đã xác nhận sự tồn tại của nhiều loại phân tử bao gồm nước, carbon dioxide và methane tại khu vực được cho là nơi phun ra các dòng nước. Thông qua các đợt quan sát liên tiếp từ kính thiên văn vũ trụ, giả thuyết rằng Europa có nước và thậm chí là có các mạch nước phun vào không gian giờ đây gần như đã được coi là sự thật.
Làm thế nào mà một đại dương chất lỏng có thể tồn tại bên dưới bề mặt băng giá lạnh lẽo của mặt trăng Europa ở khoảng cách xa xôi như vậy? Bí mật nằm ở lực hấp dẫn và từ trường mạnh mẽ của Sao Mộc.
Vì Europa quay rất sát Sao Mộc nên nó chịu tác động của lực hấp dẫn khổng lồ từ hành tinh này. Đặc biệt, do khoảng cách từ các phía của Europa đến Sao Mộc có sự khác biệt (phía đối diện và phía sau lưng), nên cường độ lực hấp dẫn mà mỗi vùng trên Europa nhận được cũng khác nhau. Sự khác biệt về lực hấp dẫn này tác động lên Europa như thể đang bị kéo căng từ hai phía.
Hơn nữa, Europa quay quanh Sao Mộc theo một quỹ đạo elip bị biến dạng mạnh. Cứ mỗi 3,5 ngày, nó lại tiến gần rồi rời xa Sao Mộc, khiến cường độ lực hấp dẫn mà nó nhận được thay đổi liên tục. Có thể nói một cách hài hước rằng Sao Mộc đang không ngừng "nhào nặn" Europa bằng lực hấp dẫn mạnh mẽ của mình. Quá trình này tạo ra nhiệt lượng làm nóng bên trong lớp băng của Europa, cho phép một đại dương ở trạng thái lỏng tồn tại bên dưới lớp vỏ băng cứng.
Chính vì bị "hành hạ" bởi lực hấp dẫn của Sao Mộc, bề mặt băng của Europa để lại nhiều vết sẹo rạn nứt dài độc đáo. Những dấu vết phức tạp trên bề mặt Europa, hay còn gọi là Địa hình hỗn loạn (Chaos Terrain), được cho là do lớp băng của Europa trôi nổi trên đại dương ngầm đang tan chảy nhẹ, va chạm và nứt vỡ tạo thành. Chính qua những vết nứt này, một phần nước biển chất lỏng ẩn sâu bên dưới đã phun ra không gian. Đặc biệt, do Europa nhỏ hơn Mặt trăng nên lực hấp dẫn của nó cũng yếu hơn. Đó là lý do tại sao các dòng nước phun ra ngoài bề mặt Europa có thể đạt tới độ cao hàng trăm km một cách mạnh mẽ.
Dù kích thước của bản thân Europa nhỏ hơn Mặt trăng, nhưng thật thú vị là lượng nước biển ẩn chứa bên trong nó được ước tính còn nhiều hơn tổng lượng nước biển trên Trái đất. Thực tế, chúng ta vẫn nghĩ Trái đất có rất nhiều nước, nhưng nước biển bao phủ 70% bề mặt Trái đất chỉ đơn thuần là một lớp mỏng đọng trên bề mặt. Nếu gom hết nước biển chỉ mỏng manh trên bề mặt đó lại, số lượng thực sự không nhiều đến thế. Thế giới ẩm ướt nhất, chứa nhiều nước nhất trong Hệ Mặt trời giờ đây không còn là Trái đất nữa, mà chính là Europa.
Vậy liệu trong đại dương của Europa có tồn tại một hệ sinh thái hải dương ngoài hành tinh bí ẩn nào không? NASA đã chọn Europa để tìm câu trả lời. Có thể nhiều người thắc mắc tại sao lại ưu tiên chọn Europa quanh Sao Mộc thay vì Enceladus quanh Sao Thổ. Tất nhiên, Enceladus cũng là một nơi vô cùng thú vị. Nhưng theo truyền thống, nhân loại đã thám hiểm Sao Mộc và các mặt trăng quanh nó nhiều hơn, và chúng ta hiểu về Europa nhiều hơn so với Enceladus. Ngoài ra, Sao Thổ xa hơn Sao Mộc rất nhiều. Vì mất nhiều thời gian hơn để gửi tàu thăm dò đến đó, nên Europa đã được chọn làm mục tiêu đầu tiên.
Con tàu Europa Clipper vừa rời Trái đất sẽ mất 5 năm để du hành trong không gian. Vào năm 2030, nó sẽ đến Sao Mộc và các mặt trăng của hành tinh này. Europa Clipper được trang bị 10 thiết bị thăm dò để nghiên cứu đại dương ngầm của Europa. Đầu tiên là camera ánh sáng khả kiến để chụp ảnh độ phân giải cao. Thứ hai, camera hồng ngoại sẽ xuyên qua lớp băng dày của Europa để xác định sự phân bổ nhiệt độ bên trong đó. Nhiệt độ nước biển của Europa chắc chắn cũng sẽ thay đổi tùy theo khu vực. Nếu xác định được vùng biển nào ấm hơn hoặc lạnh hơn, chúng ta có thể tìm ra các ứng viên cho núi lửa dưới biển, nơi có khả năng chứa đựng sự sống cao hơn.
Ngoài ra còn có các thiết bị để thăm dò từ trường của Europa. Giống như tàu Galileo trước đây và tàu Cassini khi đi qua Enceladus, thông qua từ trường xung quanh Europa, các nhà khoa học sẽ xác định được từ trường của nó thay đổi thế nào mỗi khi đi ngang qua Sao Mộc, liệu bên dưới có thực sự là đại dương chất lỏng hay không và độ mặn là bao nhiêu. Europa Clipper cũng sẽ cảm biến sự thay đổi của từ trường để nắm bắt khối lượng và vị trí của đại dương dưới bề mặt băng. Cuối cùng, các máy quang phổ đa dạng trên tàu sẽ xác định thành phần hóa học hòa tan trong nước mỗi khi con tàu bay trực tiếp qua các dòng nước, từ đó tìm kiếm dấu hiệu hoạt động của sự sống.
Chuyến thám hiểm Europa Clipper lần này có thể được xem là bước chuẩn bị cho các đợt thám hiểm Europa tiếp theo trong tương lai. Cuối cùng, các nhà thiên văn học đang cân nhắc cả phương án đưa một tàu đổ bộ xuống bề mặt băng của Europa, sau đó khoan xuyên lớp băng để đưa robot thám hiểm đáy biển vào đại dương ngầm. NASA đã bắt đầu chuẩn bị nghiêm túc bằng việc chế tạo nhiều nguyên mẫu về cách đưa tàu đổ bộ xuống bề mặt băng gồ ghề của Europa một cách ổn định. Nếu những sứ mệnh tương lai này trở thành hiện thực, chúng ta sẽ không chỉ nhìn vào đại dương của Trái đất, mà có thể trực tiếp du ngoạn trong các đại dương ngoài hành tinh để kiểm chứng xem liệu có loài mực hay sinh vật phù du ngoài hành tinh nào tồn tại ở đó hay không.
Liệu có thực sự tồn tại sự sống hay hệ sinh thái ngoài hành tinh ngoài Trái đất không? Chẳng bao lâu nữa, chúng ta có thể sẽ đưa ra được câu trả lời rõ ràng cho câu hỏi này. Thậm chí chỉ với kết quả thám hiểm ngay trong chính Hệ Mặt trời của chúng ta, chứ không cần đi đâu xa!
Tác giả Ji Woong-bae là ai? Anh yêu mèo và vũ trụ. Khi còn nhỏ, sau khi xem "Galaxy Express 999", anh đã nuôi ước mơ truyền bá vẻ đẹp của vũ trụ. Hiện tại, anh đang nghiên cứu sự tiến hóa thông qua tương tác giữa các thiên hà tại Trung tâm Nghiên cứu Tiến hóa Thiên hà và Phòng thí nghiệm Vũ trụ học thuộc Đại học Yonsei. Anh cũng tích cực tham gia các hoạt động truyền thông khoa học như thuyết trình và viết lách. Anh đã xuất bản các cuốn sách như ‘Đài quan sát hẹn hò’, ‘Nghĩ về vũ trụ cả ngày’, ‘Sao - Khoa học ánh sáng’.