Đến thập niên 50 của thế kỷ 21, giới thiên văn sẽ trả lời được câu hỏi “liệu chúng ta có cô đơn trong vũ trụ”

Quanh quỹ đạo Sao Thổ có tới 146 mặt trăng nhỏ, và hầu hết những vệ tinh tự nhiên này không phải là đối tượng nghiên cứu tiềm năng. Thế sự thay đổi bất chợt khi các nhà khoa học phát hiện ra nước trên Enceladus - một mặt trăng bé nhỏ có đường kính chỉ 499 km.

Tại sao lại là Enceladus?

Sự sống như chúng ta đang biết khởi sinh từ nước và không thể sống thiếu nước, vì thế Enceladus lập tức trở thành tâm điểm chú ý của giới thiên văn học. Các nhà khoa học tìm thấy bằng chứng cho thấy ẩn bên dưới lớp băng dày của Enceladus là một đại dương sâu khoảng 10 kilomet.

Hơn nữa, hoạt động nhiệt dịch tuần hoàn trong lòng Enceladus đã làm nứt lớp băng bề mặt, và phun những cột nước khổng lồ vào không gian. Năm 2005, tàu thăm dò Cassini của NASA đã khẳng định sự tồn tại của những cột nước nằm tại phía Nam Enceladus, đồng thời phân tích được một số mẫu nước và cho kết quả đáng kinh ngạc: trong nước có hợp chất hữu cơ phức tạp, bao gồm propane và ethane.

“Enceladus chứa ba thành phần được cho là thiết yếu cho sự xuất hiện của sự sống”, Giáo sư Michele Dougherty, nhà thiên văn học công tác tại Đại học Hoàng gia London, cho hay. “Nó chứa nước dạng lỏng, vật chất hữu cơ và nguồn nhiệt. Sự phối kết này khiến nó trở thành mặt trăng yêu thích của tôi trong toàn Hệ Mặt Trời”.

Cơ quan Không gian Châu Âu (ESA) hoàn toàn đồng tình với quan điểm này của giáo sư Dougherty. Vì thế họ đã tiếp tục lên kế hoạch gửi tàu thăm dò tới Enceladus, nhằm điều tra về khả năng mặt trăng này chứa sự sống.

ESA dự tính kế tục thành công của sứ mệnh Cassini–Huygens, vốn là màn phối kết hợp giữa ba cơ quan hàng không là NASA, ESA và ASI (Cơ quan Không gian Ý). Sứ mệnh Cassini–Huygens, gọi tắt là Cassini, khởi hành năm 1997, đã đưa một tàu thăm dò và một tàu đáp tới Sao Thổ và các vệ tinh tự nhiên của nó. Cặp tàu đã tới hệ hành tinh của Sao Thổ vào năm 2004.

Tàu đáp Huygens đã hạ cánh xuống mặt trăng Titan vào ngày 14/1/2005. Trong khi đó, tàu Cassini thực hiện một cuộc thăm dò dài 4 năm (6/2004-5/2008), tiếp tục thực hiện hai sứ mệnh kéo dài nữa (5/2008-9/2010 và 9/2010-9/2017), rồi được “hỏa táng” trong khí quyển của Sao Thổ vào ngày 15/9/2017.

Sứ mệnh Cassini đã được lên kế hoạch tỉ mỉ, và nhờ công sức chuẩn bị cũng như nhiều may mắn, sứ mệnh đã được kéo dài nhiều năm để có được nhiều dữ liệu quý giá.

Những tính toán ban đầu

Dự án mới sẽ vướng phải vô vàn khó khăn. Bên cạnh chuyến du hành trên quãng đường xa tới 1,2 tỷ kilomet (có thể kéo dài từ 7-9 năm), một con tàu thăm dò sẽ phải tiết kiệm nhiên liệu để tiếp cận quỹ đạo Enceladus, sau đó hạ cánh xuống lớp băng dày để tiến hành nghiên cứu.

Thực tế, Enceladus chỉ là một trong số 3 ứng cử viên cho mục tiêu nghiên cứu mới của ESA. Hai điểm đến khả thi khác là Europa, một mặt trăng phủ băng khác của Sao Thổ; và Titan, mặt trăng giàu hydrocarbon đang quay quanh Sao Mộc. Cả ba thiên thể đều chứa một đại dương ẩn dưới lớp vỏ, tức là đều có khả năng chứa sự sống.

Theo ESA, dự án nghiên cứu khoa học này sẽ mang về một kết quả mang tính đột phá, sẽ thay đổi cái nhìn của chúng ta về vũ trụ. Vì thế, các chuyên gia phải mất nhiều tháng để chọn đối tượng nghiên cứu tiềm năng nhất.

Sau nhiều cân nhắc, Enceladus trở thành mặt trăng được chọn. Dự kiến vào năm 2040, ESA sẽ phóng tàu thăm dò về hướng về phía Enceladus, hoặc để bay qua cột nước khổng lồ để lấy mẫu, hoặc sẽ đáp xuống bề mặt thiên thể băng giá để nghiên cứu. Theo các chuyên gia của ESA, họ sẽ đồng thời tiếp cận cả hai phương án này, có lẽ sẽ không loại trừ khả năng thực hiện cả hai một lúc.

“Nhiệm vụ này sẽ mang lại những kết quả khoa học to lớn và là nền tảng quan trọng cho việc phát hiện các dấu hiệu sinh học trên các mặt trăng băng giá”, tiến sĩ Zita Martins, một nhà sinh vật học vũ trụ tại Instituto Superior Técnico, người đã chủ trì hội đồng, cho biết.

NASA cũng có những dự định của riêng mình, khi đang từng bước lên kế hoạch cho sứ mệnh có tên Orbilander, dự kiến sẽ đưa một tàu đáp lên tới bề mặt Enceladus. Tàu sẽ khởi hành vào khoảng 2030, tới nơi trong vòng 7-9 năm tùy thuộc vào lộ trình. Tàu sẽ bay trên quỹ đạo quanh Enceladus trong khoảng 1,5 năm, đáp xuống bề mặt mặt trăng để nghiên cứu trong 2 năm, rồi sẽ nằm lại bề mặt Enceladus mãi mãi.

Dự kiến, hai sứ mệnh của ESA và NASA sẽ gặt hái được thành quả vào thập niên 50 của thế kỷ 21. Lúc này, chúng ta sẽ biết liệu con người có cô đơn trong vũ trụ rộng lớn.

Hai sứ mệnh, một mục tiêu

Nhưng như đã nói ở trên, sứ mệnh này không dễ dàng gì. Theo nhận định của giáo sư Dougherty, với một hành tinh hay một mặt trăng lớn, vốn sở hữu trường lực hấp dẫn mạnh để làm chậm tốc độ vật thể bay tới nó, thì việc đưa tàu thăm dò bay quanh quỹ đạo của chúng không khó.

Tuy nhiên, Enceladus là một mặt trăng nhỏ với lực hấp dẫn yếu, nên tàu “sẽ cần rất nhiều nhiên liệu để giảm tốc và không bay thẳng vào vũ trụ”. Theo giáo sư, đây sẽ là một trở ngại lớn với sứ mệnh nghiên cứu Enceladus.

Những rào cản này sẽ không thể làm nhụt ý chí của các nhà nghiên cứu, nhất là khi đáp án cho câu hỏi “nhân loại có cô đơn” được đặt lên bàn cân. Trong những sứ mệnh thăm dò trước, khi phân tích mẫu từ những cột nước bắn khỏi Enceladus, giới nghiên cứu đã có được những tín hiệu khả quan.

Việc chất hữu cơ tồn tại trong nước trên Enceladus lập tức biến mặt trăng này từ chỗ “vô danh” thành tiêu điểm nghiên cứu. Mục tiêu hiện đã trong tầm mắt, giờ là lúc quyết định đầu tư hàng tỷ USD và hàng chục năm nghiên cứu để đưa mục tiêu vào tầm tay.