Dimitar Sasselov: Phương pháp chúng ta tìm hàng trăm hành tinh giống Trái Đất

Vâng, phải nói rằng tôi thực sự rất, rất may mắn. Cuộc trò chuyện này đã được đề cập bởi 3 sự kiện lịch sử xảy ra liên tiếp trong 2 tháng gần đây - dường như không liên quan, nhưng bạn sẽ thấy, chúng đều liên hệ tới câu chuyện tôi muốn kể với các bạn hôm nay. Sự kiện đầu tiên thực chất là 1 đám tang - hay chính xác hơn, là cải táng. Vào ngày 22 tháng Năm đã diễn ra lễ cải táng ở Frombork, Ba Lan của nhà thiên văn thế kỷ 16, nguời thực chất đã thay đổi cả thế giới bằng cách hoán đổi vị trí của Trái Đất bằng Mặt Trời để trở thành trung tâm của Thái Dương hệ. Và với hành động dường như đơn giản này, ông đã bắt đầu cuộc cách mạng khoa học và công nghệ, mà nhiều người gọi là cuộc Cách mạng Copernican. Bây giờ, trớ trêu thay, và cũng xác đáng thay, cách mà chúng ta đã tìm ra mộ của ông ấy. Vào thời đó, Copernicus chỉ đơn giản là đã được chôn trong một ngôi mộ không tên cùng với 14 người khác ở trong 1 nhà thờ. Phương pháp phân tích ADN, 1 trong những thành tựu của cuộc cách mạng khoa học 400 năm sau khi ông bắt đầu, là cách chúng ta dùng để tìm xem đâu là bộ xương của người đã đọc những cuốn sách thiên văn mà chứa những sợi tóc rụng của Copernicus - hiển nhiên là cũng không có nhiều người để ý đọc những cuốn sách ấy vào thời gian đó. Sự trùng hợp là quá rõ ràng. Kết quả ADN của sợi tóc và bộ xương là giống nhau. Và do đó chúng ta biết chắc chắn rằng đây là Nicolaus Copernicus.

Bây giờ, sự quan hệ giữa sinh học và ADN và sự sống là rất gần khi chúng ta nói tới Copernicus bởi vì, ngay cả ở thời ông, những môn đồ của ông đã rất nhanh chóng đặt ra câu hỏi: nếu Trái Đất chỉ là 1 hành tinh, thì những hành tinh quay xung quanh các ngôi sao khác sẽ như thế nào? Có thể có sự tồn tại của nhiều thế giới, và sự sống trên hành tinh khác không? Thực tế, tôi đọc được điều này từ một trong những cuốn sách nổi tiếng thời đó. Và khi đó, người ta đã trả lời là "có." Nhưng họ chưa hề có bằng chứng. Và từ đây bắt đầu 400 năm của thất vọng, của những ước mơ còn dang dở - những ước mơ của Galileo, của Giordano Bruno, và nhiều người khác, đã chưa bao giờ đưa ra được câu trả lời cho những câu hỏi cơ bản trên mà nhân loại đã hỏi từ lâu. Sự sống là gì? Đâu là nguồn gốc của sự sống? Liệu chúng ta chỉ có một mình? Và nhất là trong 10 năm cuối của thế kỷ 20, khi tất cả sự phát triển của sinh học phân tử, sự hiểu biết về mật mã của sự sống, ADN đều thực tế đẩy chúng ta, không phải gần hơn, mà là ra xa hơn tới câu trả lời cho những câu hỏi trên.

Bây giờ hãy đến với những tin tốt lành. Nhiều thứ đã và đang xảy ra trong một vài năm gần đây. Và hãy bắt đầu từ những hành tinh, bằng câu hỏi xưa từ Copernicious: Liệu các ngôi sao khác có hành tinh quay xung quanh không? Và như chúng ta đã biết, có một cách mà chúng ta đang thử và giờ có thể trả lời câu hỏi trên. Đó là 1 kính thiên văn mới. Nhóm của tôi đặt tên nó, theo tên của 1 trong những kẻ mơ mộng thời Copernican, Johannes Kepler. Và mục đích duy nhất của chiếc kính đó là ra ngoài không gian, tìm các hành tinh quay xung quanh các ngôi sao khác trong giải Ngân Hà của chúng ta, và cho ta biết số lượng những hành tinh giống Trái Đất ở ngoài đó. Chiếc kính thực chất được lắp giống, có lẽ bạn cũng biết, kính thiên văn Hubble, ngoại trừ việc nó có thêm 1 thấu kính - một thấu kính góc rộng, như bạn sẽ gọi nếu bạn là 1 nhà nhiếp ảnh. Và nếu như, trong một vài tháng tới, bạn ra ngoài vào xẩm tối, ngước lên, và đặt lòng bàn tay như thế này, bạn sẽ đang nhìn phần vũ trụ nơi mà chiếc kính này đang tìm kiếm các hành tinh cả ngày và đêm, không ngừng nghỉ, trong suốt 4 năm tới.

Phương pháp chúng tôi làm thực ra là phương pháp di chuyển. Đó thực chất là những nhật thực mini xảy ra khi hành tinh đi ngang qua trước mặt ngôi sao. Không phải tất cả các hành tinh đều tình cờ di chuyển như vậy để ta có thể sử dụng phương pháp này, nhưng nếu bạn có hàng triệu ngôi sao, bạn sẽ tìm ra đủ các hành tinh. Và như các bạn thấy ở hình minh họa trên đây, những gì Kepler phải phát hiện là sự lờ mờ của ánh sáng từ các ngôi sao. Chúng ta sẽ không nhìn ảnh của các hành tinh và ngôi sao như thế này. Các ngôi sao chỉ là chấm nhỏ ánh sáng đối với Kepler. Nhưng chúng ta biết được nhiều thứ từ điều này, không chỉ là hiện hữu của các hành tinh, mà chúng ta còn biết được kích thước của chúng. Bao nhiêu ánh sáng bị mờ đi phụ thuộc vào độ lớn của hành tinh đó. Chúng ta biết được quỹ đạo của nó, chu kỳ quay và nhiều thứ khác. Vậy, chúng ta hiện đã biết được những gì? Hãy để tôi dẫn các bạn xem những gì chúng tôi thực sự thấy và do đó bạn sẽ hiểu được những gì tôi kể hôm nay.

Những gì Kepler làm là đi tìm thật nhiều những ứng cử viên khả dĩ mà sau đó chúng tôi sẽ theo dõi và kiểm chứng đó là hành tinh. Nó về cơ bản cho chúng tôi biết sự phân bố của các hành tinh theo kích thước. Có các hành tinh nhỏ, hành tinh lớn hơn, và các hành tinh lớn. Do đó chúng tôi đếm rất rất nhiều những hành tinh như vậy, và chúng có các kích thước khác nhau. Chúng tôi làm vậy ở ngay trong Thái Dương hệ. Thực tế, ngay từ thời cổ xưa hệ Mặt Trời, theo cách đó, sẽ trông giống biểu đồ này. Có những hành tinh nhỏ hơn, và sẽ có những hành tinh lớn, ngay từ thời của Epicurus và sau đó, dĩ nhiên, Copernicus và những môn đồ của ông ấy. Từ đó tới nay, đó là hệ Mặt Trời - 4 hành tinh giống Trái Đất với bán kính nhỏ, nhỏ hơn 2 lần kích thước của Trái Đất. Bao gồm sao Kim, sao Thuỷ, sao Hoả, và Trái Đất, rồi tiếp theo là 2 hành tinh to lớn. Sau đó cuộc Cách mạng Copernican đã cho ra đời kính thiên văn, giúp ta tìm ra thêm 3 hành tinh nữa. Bây giờ tổng số lượng các hành tinh trong hệ Mặt Trời là 9. Các hành tinh nhỏ chiếm chủ yếu, và có 1 sự hài hoà cân đối cho điều đó mà Copernicus ghi chép lại và Kepler thì bảo vệ quan điểm này. Giờ đây chúng ta có thêm sao Diêm Vương gia nhập các hành tinh nhỏ. Nhưng, cho đến 15 năm trước, đó là tất cả những gì chúng ta biết về các hành tinh. Và đó chính là sự thất vọng. Giấc mở Copernican đã không được hoàn thành.

Cuối cùng, 15 trước, công nghệ đã phát triển đủ để chúng ta tìm được những hành tinh xung quanh các ngôi sao khác, và thực tế chúng ta đã làm rất tốt. Trong vòng 15 năm, gần 500 hành tinh đã được tìm thấy, bằng các phương pháp khác nhau. Không may, như các bạn thấy, có 1 điều hoàn toàn khác. Dĩ nhiên sẽ có 1 lời giải thích cho điều này. Đó là chúng ta chỉ thấy các hành tinh lớn. Hầu hết các hành tinh đều thuộc loại giống Sao Mộc. Nhưng như bạn thấy, chúng ta chưa tiến xa. Chúng ta vẫn đang ở ngưỡng của Copernicus. Chúng ta chưa tìm thấy bằng chứng cho thấy hành tinh giống Trái Đất ở ngoài kia. Và chúng ta rất quan tâm tới các hành tinh giống Trái Đất bởi vì theo những gì chúng ta biết thì sự sống là 1 hệ thống hoá học, rất cần các hành tinh nhỏ hơn cùng với nước và đá và rất nhiều các phản ứng hoá học phức tạp để khởi đầu, để xuất hiện và để tồn tại. Và chúng ta chưa có nhiều bằng chứng cho điều đó.

Do đó hôm nay, tôi sẽ cho các bạn thấy cái nhìn thoáng qua về những gì chiếc kính Kepler đã và đang cho chúng tôi thấy trong vài tuần vừa rồi. Và thật ngạc nhiên, chúng ta đang trở lại với sự hài hoà và hoàn thành những giấc mơ của Copernicus. Các bạn có thể thấy, các hành tinh nhỏ đang chiếm chủ đạo. Những hành tinh được liệt vào dạng "giống Trái Đất," chắc chắn nhiều hơn bất cứ hành tinh nào chúng ta thấy. Và đây là lần đầu tiên, chúng ta có thể nói điều đó. Còn rất nhiều việc cần phải làm với những thứ này. Hầu hết đây chỉ là những khả năng. Trong một vài năm tới, chúng tôi sẽ xác nhận chúng. Nhưng kết quả thống kê là chắc chắn và rõ ràng. Và kết quả cho thấy các hành tinh giống Trái Đất đang ở ngoài kia. Dải Ngân Hà của chúng ta có rất nhiều những hành tinh như vậy.

Vậy câu hỏi là: chúng ta sẽ làm gì tiếp theo? Đầu tiên chúng ta có thể tìm hiểm về chúng khi mà giờ ta đã biết chúng ở đâu. Và chúng ta có thể tìm những hành tinh có thể sống được, nghĩa là những hành tinh đó có những điều kiện giống với điều kiện sống trên Trái Đất và là nơi mà các phản ứng hoá học phức tạp có thể xảy ra. Do đó, chúng tôi đã dự đoán xem có bao nhiêu hành tinh như vậy ở trong dải Ngân Hà. Và con số đó, như bạn có thể mong đợi, là rất lớn. Có khoảng 100 triệu hành tinh như vậy. Đó là 1 tin tốt. Vì sao? Bời vì với chiếc kính nhỏ bé này chỉ trong vòng 2 năm tới, chúng ta có thể nhận dạng được ít nhất 60 trong số chúng. Đó là điều tuyệt vời bởi sau đó chúng ta có thể tới và tìm hiểu chúng - dĩ nhiên ở mức độ nhỏ - bằng tất cả các công nghệ mà chúng ta đã thử nghiệm trong suốt 5 năm qua. Chúng ta có thể tìm ra các hành tinh đó cấu tạo từ đâu, khí quyển của chúng liệu có nước, carbon dioxide, methane. Chúng ta mong đợi sẽ biết được những thông tin đó.

Đây là điều tuyệt vời, nhưng không phải là tất cả. Đây không phải là lý do tôi đứng ở đây. Lý do tôi đứng đây là để cho bạn thấy bước tiếp theo mới thực sự là phần lý thú. Phần mà sẽ giúp chúng ta làm những việc tiếp theo. Và bây giờ tới sinh học - sinh học, với câu hỏi cơ bản của nó vẫn chưa có lời giải đáp, mà ý chính là: "Nếu có sự sống ở hành tinh khác, liệu sự sống đó có giống như ở trên Trái Đất?" Và tôi muốn nói ngay rằng, khi tôi nói sự sống, tôi không đề cập tới "cuộc sống ngọt ngào," cuộc sống tốt đẹp, hay cuộc sống con người. Tôi muốn nói tới sự sống trên Trái Đất, cả quá khứ lẫn hiện tại, từ vi khuẩn tới con người trong sự phong phú và đa dạng cấu trúc phân tử cái cách mà ta hiểu sự sống trên Trái Đất như là 1 tập hợp của các phân tử và các phản ứng hoá học - và chúng tôi gọi đó, nói chung là, ngành hoá sinh, sự sống như 1 quá trình hoá học, như 1 hiện tượng hoá học.

Vậy, câu hỏi đặt ra là: liệu hiện tượng hoá học đó phổ biến trong vũ trụ, hay nó chỉ phụ thuộc vào từng hành tinh? Nó giống như trọng lực hiện hữu ở khắp mọi nơi trong vũ trụ, hay là có rất nhiều dạng hoá sinh khác nhau tại mỗi hành tinh chúng ta thấy? Chúng ta cần biết mục đích của công việc khi chúng ta làm. Và đó là 1 câu hỏi cơ bản mà chúng ta không biết đáp án, nhưng chúng ta có thể thử - và thực tế đang thử - để trả lời ở trong phòng thí nghiệm. Chúng ta không cần đi vào không gian để trả lời câu hỏi đó. Và đó là những gì chúng tôi đang làm, cũng như rất nhiều người hiện tại đang cố gắng làm. Và đã có rất nhiều tin tốt đẹp xuất hiện từ cây cầu nối mà chúng tôi đang cố gắng xây dựng.

Đây là 1 ví dụ mà tôi muốn cho các bạn thấy. Khi chúng ta nghĩ tới thứ thiết yếu cho hiện tượng mà ta gọi là sự sống, ta nghĩ tới sự phân ngăn, giữ những phân tử quan trọng cho sự sống ở trong 1 cái màng, tách biệt ra khỏi môi trường, môi trường mà trong đó chúng có thể phát triển cùng với nhau. Và trong 1 phòng thí nghiệm, phòng của Jack Szostak, đã thực hiện 1 chuỗi các thí nghiệm trong 4 năm qua đã cho thấy môi trường - mà rất phổ biến trên các hành tinh giống Trái Đất, nơi mà khi bạn có một chút nước và đất, bạn sẽ có các phân tử cần thiết tự nhiên để tự động tạo ra các bong bóng. Nhưng những bong bóng đó có màng rất giống với màng của tế bào của mọi sinh vật trên Trái Đất. Giống như đây. Và chúng giúp các phân tử, như nucleic acids, ARN, ADN, ở bên trong, phát triển, thay đổi, phân chia và làm 1 số quá trình mà chúng ta gọi là sự sống.

Và đây chỉ là 1 ví dụ cho các bạn thấy con đường mà chúng tôi đang cố gắng trả lời câu hỏi lớn hơn về sự phổ biến của hiện tượng này. Và bạn có thể nghĩ công việc đó giống như việc chúng ta vẫn đang làm vòng quanh thế giới - xây một chiếc cầu xây cầu từ 2 bờ của dòng sông. Một bên, ở bờ trái của con sông, là những người như tôi đang cố gắng tìm hiểu về các hành tinh và xác định môi trường trên đó. Chúng tôi không muốn xác định rõ bởi có rất nhiều lựa chọn, khả năng nhưng lại có rất ít phòng thí nghiệm, và chúng ta không có đủ nhân lực để làm hết các thí nghiệm cần thiết. Vậy đó là những gì chúng tôi đang làm ở bờ trái dòng sông. Ở bờ bên phải là những thí nghiệm như tôi đã nói với bạn, chúng tôi xuất phát từ 2 bên và hi vọng sẽ gặp nhau vào 1 ngày nào đó.

Vậy tại sao bạn phải quan tâm tới vấn đề này? Tại sao tôi cố bán cho bạn chiếc cầu xây dở? Tối quyến rũ như vậy ư? Thực ra có vài lý do, và bạn đã nghe 1 vài trong số đó trong buổi nói chuyện ngắn hôm nay. Sự hiểu biết về môn hoá học này có thể giúp chúng ta trong cuộc sống hàng ngày. Nhưng có 1 thứ quan trọng hơn, sâu xa hơn. Và thứ sâu xa, quan trọng đó chính là khoa học đang trong quá trình định nghĩa lại sự sống như chúng ta biết. Và điều đó sẽ thay đổi nhận thức về thế giới của chúng ta 1 cách sâu sắc - không phải theo 1 cách hoàn toàn khác như 400 năm trước, Copernicus đã làm, bằng cách thay đổi cách chúng ta nhìn về không gian và thời gian. Bây giờ điều đó tuy không phải như vậy nhưng cũng có chung sự ảnh hưởng. Và nhiều khi, những gì đang xảy ra đó là sự liên hệ giữa sự nhỏ bé với con người, với Trái Đất, trong 1 không gian lớn hơn. Và chúng ta càng biết nhiều, thì quan điểm đó càng được củng cố. Các bạn đã được học ở trường rằng Trái Đất bé nhỏ như thế nào khi so sánh với vũ trụ to lớn. Và dường như khi kính thiên văn càng hiện đại thì vũ trụ càng to ra. Hãy nhìn vào dấu chấm nhỏ màu xanh trên bức ảnh này. Đó chính là Trái Đất. Đó là Trái Đất chúng ta biết. Nó được nhìn từ, ở đây là từ bên ngoài quỹ đạo sao Thổ. Nhưng nó thực sự bé. Chúng ta biết điều đó. Hãy nghĩ rằng sự sống là cả hành tinh đó. bởi vì, chính là vậy. Hệ sinh quyển có kích thước bằng Trái Đất. Sự sống trên Trái Đất có kích thước bằng Trái Đất. Và hãy so sánh nó với phần còn lại của thế giới theo giới hạn không gian. Sẽ ra sao nếu như mọi sự nhỏ bé thực tế đều không phải? Liệu điều đó có làm chúng ta có thêm trách nhiệm với những gì đang xảy ra? Hãy thử xem.

Vậy ở trong không gian, Trái Đất rất nhỏ bé. Các bạn có thể tưởng tượng nổi không? Để tôi cho bạn thấy. Hãy coi như đây là kích thước của phần vũ trụ có thể nhìn thấy, với đầy đủ các thiên hà, ngôi sao, từ đây tới đây. Thì kích thước của sự sống bên trong chiếc cavat này là bao nhiêu? Nó sẽ có kích thước nhỏ bằng 1 nguyên tử. Nó rất rất nhỏ đến nỗi chúng ta không thể tưởng tượng được. Bạn có thể nhìn thấy toàn bộ chiếc cavat, nhưng bạn không thể nhìn thấy kích thước của 1 nguyên tử. Nhưng đấy không phải là toàn bộ câu chuyện. Vũ trụ và sự sống đều tồn tại trong không gian và thời gian. Nếu như đây là tuổi thọ của vũ trụ, thì đây là tuổi thọ của sự sống trên Trái Đất. Hãy nghĩ tới những thứ già cỗi nhất trên Trái Đất, nhưng tương quan với vũ trụ. Thì nó không còn nhỏ bé nữa. Ngược lại rất to lớn. Vậy sự sống có thể nhỏ bé theo kích thước, nhưng không hề nhỏ bé theo thời gian. Sự sống và vũ trụ giống như đứa trẻ và cha mẹ, cha mẹ và con cái.

Vậy nó cho ta biết những gì? Nó cho ta biết rằng sự nhỏ bé mà chúng ta đã biết từ những nguyên lý Copernican là hoàn toàn sai. Có một sự sống rộng lớn, mạnh mẽ và tiềm năng trong vũ trụ - nhất là khi ta đã biết các hành tinh như Trái Đất là phổ biến. Và tiềm năng đó, cũng là tiềm năng của chúng ta, của bạn và tôi. Và nếu chúng ta là những người quản lý của Trái Đất và hệ sinh quyển của nó, chúng ta nên biết về sự to lớn đối với vũ trụ và làm điều gì đó. Và điều tốt đẹp là chúng ta có thể và thực tế là đang làm. Hãy làm điều đó. Hãy bắt đầu cuộc cách mạng mới ở nơi kết thúc của cuộc cách mạng cũ với sinh học tổng hợp đang là con đường để thay đổi đòng thời cả môi trường và tương lai của chúng ta. Hãy hy vọng rằng chúng ta có thể cùng nhau xây chiếc cầu này và gặp nhau ở giữa.

Cám ơn các bạn rất nhiều.

(Tiếng vỗ tay)