Tại sao nhân loại mải mê đào cát trên Sao Hỏa, bỏ qua Europa?

Hãy nhắm mắt lại và tưởng tượng nhé. Lũ robot đổ bộ sao Hỏa từ bầu trời hồng phớt đào, nhuộm màu bởi bụi cuốn bay trong những cơn lốc xoáy. Chúng lao vun vút qua không khí loãng và lạnh buốt trong những vỏ khí động siêu thanh, rồi đáp xuống bằng dù, lăn lộn trong những túi khí nảy tưng tưng như bánh bao, kèm theo tiếng phì phò của động cơ phanh ngược. Toàn thân chúng tua tủa camera, máy quang phổ, ăng-ten, và cả cánh tay robot cứ như đồ chơi lắp ráp. Có đứa ở yên một chỗ như lính gác, có đứa lại lang thang cả năm trời, lăn bánh khắp vùng đất đầy hố bom, hít hà không khí, bới tung đất cát, lùng sục từng giọt nước sao Hỏa như mấy tay sa mạc lạc đường khát cháy cổ. Chúng đang săn lùng sự sống, theo chiến lược mà các sếp NASA gọi là “theo dòng nước” – nghe cứ như đi tìm suối mát giữa sa mạc!

Chiến lược này dựa trên sự kết đôi kỳ diệu giữa nước và sự sống: trên Trái Đất, hễ có nước là y như rằng có sự sống lấp ló đâu đó. Có lý do để tin rằng nước là nền tảng hoàn hảo cho sinh học, không chỉ ở Trái Đất mà khắp vũ trụ luôn! Muốn có nước? Dễ thôi, chỉ cần hydro và oxy – hai nguyên tố đứng đầu và thứ ba trong danh sách “hàng hot” của vũ trụ.

Nước lỏng đúng là “trùm cuối” trong việc chiều chuộng nhu cầu của sự sống. Nó giúp truyền năng lượng sinh hóa, chất dinh dưỡng, và cả… rác thải. Nó định hình cấu trúc và tương tác của protein cùng các đại phân tử khác. Nó che chắn bức xạ vũ trụ nguy hiểm, và còn giữ nhiệt giỏi kinh khủng. Đỉnh nhất là, không giống hầu hết mọi thứ trong vũ trụ, khi nước đóng băng, nó nở ra thay vì co lại, tạo thành lớp vỏ băng cách nhiệt bảo vệ bên trên. Nhờ vậy, đại dương, hồ, hay bất kỳ bể nước nào cũng không bị đông cứng hoàn toàn dù lạnh có kéo dài.

Đối với các nhà nghiên cứu sao Hỏa, “theo dòng nước” đúng là chiêu kiếm tiền siêu đỉnh. Mỗi sứ mệnh tìm nước trên sao Hỏa đều trúng mánh, và giờ ta biết rằng hành tinh hàng xóm này từng ấm áp, ẩm ướt, dễ sống hơn nhiều. Cách đây vài tỷ năm, mọi thứ đổi khác, sao Hỏa nguội lạnh, mất gần hết khí và nước, rồi chìm vào giấc ngủ đông dài đằng đẵng. Nhưng sao Hỏa hiện tại vẫn giấu một “thế giới nước” đang say giấc, khóa chặt trong lòng đất dưới dạng băng, thi thoảng bừng tỉnh, phun lên bề mặt thành những dòng nước mặn thoáng qua.

Chính thức thì giai đoạn tiếp theo của NASA là “tìm dấu hiệu sự sống”, bắt đầu từ mùa hè năm 2012 khi robot Curiosity to như cái xe hơi đáp thành công xuống sao Hỏa. Curiosity đúng là có thể “đánh hơi” carbon hữu cơ trong đá và đất sao Hỏa, nhưng nói thật, nó vẫn chủ yếu là “theo dòng nước” thôi. Tính đến giờ, nó đã lăn qua một lòng sông khô cạn cổ xưa, và tìm được bằng chứng cho thấy nước sao Hỏa ngày xưa ngọt đến mức… uống được luôn!

Nhưng liệu có hay từng có thứ gì trên sao Hỏa để mà uống nước không? Ngạc nhiên thay, Curiosity không được trang bị tốt để trả lời câu này, dù nó có cả đống thời gian để thử. Nhờ nguồn năng lượng hạt nhân, Curiosity có thể lang thang ít nhất 14 năm, đủ lâu để đón thêm vài vệ tinh, tàu đổ bộ, và robot khác, nâng tổng số robot “tung hoành” trên sao Hỏa lên cả tá. Trong tương lai gần, sao Hỏa sẽ là tâm điểm của khoa học hành tinh, khiến mọi nỗ lực khám phá nơi khác trong hệ Mặt Trời trông như “con nhà nghèo”.

Việc khám phá sao Hỏa giờ đây trở nên cẩn thận và quy trình hóa, có khi đến mức hơi… nhạt, vì những lần “vung tay quá trán” trong quá khứ. Chiến lược “theo dòng nước” ra đời sau thất bại ê chề của các sứ mệnh Viking năm 1976, khi NASA đổ tiền tìm sự sống mà chẳng thấy gì. Dân lập kế hoạch sứ mệnh còn gây tranh cãi khi nhét camera vào Viking, lấy cảm hứng từ ông Carl Sagan, người đùa rằng nếu chỉ tập trung tìm vi khuẩn, lỡ đâu bỏ qua… gấu trắng sao Hỏa đi ngang qua!

Dĩ nhiên, khi Viking đáp xuống, chẳng có gấu trắng nào, vi khuẩn cũng không. Hai mươi năm sau, cộng đồng nghiên cứu sao Hỏa vẫn còn ê mặt vì thất bại của Viking. NASA tổ chức họp báo tuyên bố tìm thấy “hóa thạch vi sinh” trong một thiên thạch sao Hỏa, nhưng chưa kịp in báo thì giả thuyết này đã bị tranh cãi, và vài năm sau thì bị bác bỏ hoàn toàn. Dù vậy, nó kịp tạo ra một cơn sốt tài trợ, giúp sinh ra đám robot sao Hỏa đông như hội hôm nay.

Nỗi ám ảnh với sao Hỏa đến từ sự giống Trái Đất và khoảng cách gần của nó. Tìm được thứ gì đó rõ ràng là “ngoài hành tinh” trên hành tinh ngay sát bên – như vi khuẩn không dựa vào DNA hay RNA chẳng hạn – sẽ cho ta biết sự sống đã nảy sinh độc lập trên hai thế giới quanh một ngôi sao vàng cô đơn. Ta sẽ không còn cô đơn nữa, vì biết chắc rằng sự sống là hiện tượng vũ trụ, tất yếu như các thiên hà, ngôi sao, và hành tinh.

Nhưng “theo dòng nước” giờ chỉ là một chiến lược an toàn, chưa đủ để thỏa mãn giấc mơ lớn. Buồn thay, ta có thể phải chờ hàng thập kỷ trước khi câu chuyện thực sự bắt đầu. Sự thật phũ phàng là, dù các robot của ta siêu đỉnh, tìm nước trên sao Hỏa giờ đã thành việc nhàm chán nhất trong khoa học vũ trụ thế kỷ 21. Nó như món ăn nhạt nhẽo nhưng no bụng mà bố mẹ hay nấu. Hầu hết tin tức về phát hiện nước trên sao Hỏa chỉ là “hâm lại” những gì đã biết, chứ chẳng có gì thay đổi cuộc chơi.

Thật vậy, các nhà khoa học sao Hỏa đã phải thu hẹp giấc mơ, chỉ dám hy vọng về những cơ hội nhỏ nhoi cho sự sống trong quá khứ, và những nơi ẩn náu ngày càng khó tiếp cận cho bất kỳ thứ gì còn sống. Dân sao Hỏa bản địa, nếu có, chắc chỉ là vi khuẩn bám víu sự sống sâu tít dưới lòng đất. Điều này không làm giảm tầm quan trọng của việc khám phá hành tinh hàng xóm, nhưng phải thừa nhận rằng có những nơi hứa hẹn hơn để tìm sự sống ngoài hành tinh. Nếu “theo dòng nước” là kim chỉ nam, thì có lẽ ta nên nhìn xa hơn sao Hỏa, tới Europa – mặt trăng băng giá của sao Mộc.

Mặt Trời chiếu xuống sao Mộc và các mặt trăng của nó yếu ớt như bóng đèn hỏng, nhỏ xíu và mờ nhạt gấp 30 lần so với ánh sáng rực rỡ trên Trái Đất. Hàng thập kỷ, dân khoa học nghĩ nước trong hệ sao Mộc chỉ là băng cứng như đá. Nhưng mọi thứ thay đổi từ năm 1979, khi tàu Voyager 1 và 2 của NASA lướt qua sao Mộc, chụp ảnh Europa như paparazzi chụp sao Hollywood.

Europa to cỡ Mặt Trăng của Trái Đất chúng ta, và nhiều người nghĩ nó cũng có bề mặt cổ xưa đầy vết sẹo hố thiên thạch. Ai ngờ, Europa khoác lớp vỏ băng sáng loáng, gần như không tì vết, dấu hiệu của một bề mặt “trẻ trung” năng động, che giấu những hố thiên thạch theo thời gian địa chất. Nhưng vỏ băng ấy không hoàn hảo – một mạng lưới vết nứt chằng chịt như câu đố ghép hình, đầy muối khoáng đỏ nâu trồi lên từ sâu thẳm, cho thấy cả lớp vỏ đang trượt trên một tầng ấm, ướt, và trơn nhẫy – có thể là một đại dương ngầm. Các nhà nghiên cứu đoán rằng khi Europa dao động quanh sao Mộc, lực thủy triều từ hành tinh khổng lồ khiến bên trong nó uốn cong, tạo nhiệt ma sát gập tới gập lui như cái kẹp giấy.

Xác nhận về đại dương Europa đến vào giữa thập niên 1990, khi tàu Galileo của NASA bay quanh sao Mộc và “zoom” cận cảnh mặt trăng hấp dẫn này. Nó chụp được “địa hình hỗn loạn” nơi vật chất nóng chảy phun trào, làm vỡ băng thành những mảng trôi nổi như tàu phá băng lạc lối. Sau đó, khi đo từ trường, tàu phát hiện dấu hiệu của một tầng dẫn điện toàn cầu dưới bề mặt, đúng vị trí của một hồ nước mặn được làm ấm bởi thủy triều.

Nếu Europa có sự sống, nếu có sinh vật nào đó tung tăng trong làn nước tối tăm ấy, hậu quả sẽ còn choáng váng hơn cả tìm thấy sự sống trên sao Hỏa. Ánh mắt ta sẽ hướng tới Ganymede, Callisto, rồi Titan và Enceladus của sao Thổ, thậm chí cả các hành tinh lùn như Ceres và Pluto, tất cả đều có thể chứa các hồ nước ngầm khổng lồ, được sưởi ấm bằng thủy triều hoặc phân rã phóng xạ.

Và nếu nước và sự sống có thể tồn tại ở đó, sao không phải trong lõi các sao chổi lớn, trước cả khi các hành tinh và mặt trăng của Mặt Trời hình thành? Hệ Mặt Trời của ta có thể đã đầy rẫy sự sống ẩn giấu từ khi Mặt Trời mới ló dạng, và những thế giới có mái băng có thể là “nhà chung” mặc định của sự sống trong vũ trụ. Sự sống trong những thế giới này có thể ung dung tồn tại qua mọi thảm họa vũ trụ, từ việc bị bắn ra bóng tối liên sao như hành tinh lang thang, đến bị tắm trong bức xạ từ siêu tân tinh hay lỗ đen “ợ hơi”. Ta có thể đoán được vì sao vũ trụ trông hoang vắng đến thế: phần lớn sự sống, dù có mắt, cũng chẳng bao giờ thấy được bầu trời, ngôi sao, ánh sáng, hay lửa, và gần như không có hy vọng chạm tới những gì nằm ngoài lớp vỏ băng của nó.

Sau những khám phá của Galileo, các nhà khoa học hành tinh bắt đầu “ngành công nghiệp phụ” tính toán thể tích đại dương Europa và độ dày lớp băng phủ, hy vọng xác định xem loại sự sống nào có thể tồn tại trong thế giới nước tối tăm đó – và liệu ta có thể chạm tới nó không. Sau hơn một thập kỷ tranh cãi, mọi người đồng ý rằng vực sâu của Europa sâu hơn 100km, chứa gấp đôi, thậm chí gấp ba lượng nước trong đại dương Trái Đất.

Dù băng dày hay mỏng, câu hỏi lớn nhất với các nhà sinh học vũ trụ là liệu có đủ năng lượng tự do trong đáy sâu không ánh sáng của Europa để nuôi dưỡng một hệ sinh thái không – vì sự sống, nếu có, là thứ siêu đói. Nếu năng lượng khan hiếm, đại dương Europa có thể chỉ là nơi ở thưa thớt của vi khuẩn ngoài hành tinh. Nhưng nếu năng lượng dồi dào, Europa có thể tự hào với những hệ sinh thái phong phú, thậm chí có cả sinh vật đa bào phức tạp – biết đâu là một con mực khổng lồ săn mồi như trong phim kinh dị dưới đáy biển Trái Đất!

Dựa trên mật độ, Europa có lõi sắt bọc trong lớp đá silicat, có lẽ là đáy đại dương, và là nguồn muối khoáng trồi lên bề mặt – nguồn năng lượng hóa học và vật liệu xây dựng tuyệt vời cho sự sống. Trên Trái Đất, các cộng đồng sinh vật phát triển mạnh ở đáy biển, tách biệt hoàn toàn với bề mặt và ánh sáng, sống nhờ phản ứng hóa học từ các lỗ phun nhiệt. Nếu chuyển tới các lỗ phun nhiệt ở Europa, chúng có thể sống khỏe re. Nhiều nhà khoa học nghi ngờ những ốc đảo đáy biển như thế là nơi sự sống Trái Đất lần đầu tiên xuất hiện. Nếu lớp vỏ băng mỏng và di động, năng lượng cũng có thể rỉ xuống từ trên, qua nhiệt và mảnh vụn từ các vụ va chạm sao chổi, hoặc từ muối khoáng bị oxy hóa trên bề mặt rồi từ từ lọc qua các vết nứt trong băng.

Vậy tại sao, khi Europa hứa hẹn đến thế, ta lại đổ dồn vào sao Hỏa? Sao cứ mải mê đuổi theo tinh thể băng dưới sa mạc thay vì tìm kiếm đại dương ngoài hành tinh?

Thứ nhất, tới Europa khó hơn tới sao Hỏa nhiều, và khi tới nơi thì… chẳng thân thiện tí nào. Hệ thống năng lượng mặt trời hiện tại khó mà tạo đủ điện từ ánh sáng yếu ớt ở sao Mộc, mà nguồn năng lượng hạt nhân thì phần lớn đã “book” cho các sứ mệnh sao Hỏa. Sao Mộc còn có từ trường siêu mạnh, như một máy gia tốc hạt khổng lồ, tạo ra môi trường bức xạ nguy hiểm trên bề mặt Europa, đủ để “nướng” một phi hành gia trong vài giờ. Ngay cả tàu robot cũng phải bọc giáp dày, tốn kém kinh khủng.

Còn vấn đề xuyên qua lớp băng Europa nữa. Có thể tìm được vùng băng mỏng bất thường để thả tàu lặn robot qua lỗ khoan bằng máy khoan cơ khí hoặc thiết bị làm tan băng hạt nhân, nhưng chi phí thì… ngất ngưởng – tưởng tượng như xây giàn khoan dầu dưới biển sâu, nhưng không phải ở vịnh Mexico mà trên một thế giới khác. Trước đây, NASA ước tính một tàu vũ trụ cho Europa đơn giản đã ngốn gần 5 tỷ đô, dù sau này có cách làm rẻ hơn, khoảng 2 tỷ đô.

Nhưng càng nhìn kỹ Europa, ta càng thấy những cách rẻ và nhanh hơn để khám phá đại dương của nó. Cuối năm ngoái, một nhóm nhà nghiên cứu dùng kính Hubble phát hiện những cột hơi nước phun cao 200km từ vùng gần cực nam Europa, xả khoảng 7000kg nước mỗi giây ra không gian. Các cột nước này dường như xuất hiện khi Europa ở xa sao Mộc nhất, cho thấy chúng được tạo ra bởi các vết nứt mở ra rồi đóng lại theo chu kỳ khi mặt trăng này bị lực thủy triều tác động.

Liệu các cột nước này nối với đại dương sâu hay chỉ là những hồ nhỏ gần bề mặt, vẫn chưa rõ. Nhưng chắc chắn rằng nước phun ra mang theo “tạp chất” – dấu vết của các quá trình vật lý, hóa học, và thậm chí có thể là sinh học, diễn ra sâu bên trong. Cho tàu vũ trụ bay qua hoặc gần cột nước, biết đâu ta bắt được… một con cá đông lạnh!

Hiện chỉ có một sứ mệnh đủ sức làm việc này được tài trợ, đó là Jupiter Icy Moons Explorer (JUICE) của Cơ quan Vũ trụ Châu Âu, dự kiến phóng năm 2022 và tới sao Mộc năm 2030. Nhưng JUICE không bay tới Europa, và có thể chỉ gặp mặt trăng này hai lần trong ba năm, chưa đủ để lấy mẫu cột nước thoáng qua. Theo thúc giục của Quốc hội Mỹ và chính quyền Obama, NASA đang nghiên cứu sứ mệnh Europa của riêng mình. Nhưng chính các chính trị gia khuyến khích NASA nhìn về Europa lại không cho họ đủ ngân sách: tranh cãi ngân sách đã ép giá mục tiêu của sứ mệnh Europa xuống dưới 1 tỷ đô, chưa bằng nửa chi phí ước tính trước đó cho một sứ mệnh tối giản.

Trong khi đó, sao Hỏa vẫy gọi từ ngay sát bên, và ta đáp lời, như bọn trẻ con háo hức khám phá thế giới bằng cách dựng lều ngủ luôn trong sân sau. Có lẽ không thể tránh khỏi. Có lẽ cũng không nên tránh. Ngoài áp lực về thời gian, năng lượng, và tiền bạc khiến việc khám phá Europa quá khó, còn có vấn đề tâm lý con người.

Dù sao Hỏa có chết hẳn, ta vẫn có thể nheo mắt nhìn đĩa đỏ của nó trên bầu trời đêm, và mơ về một tương lai tươi đẹp. Một ngày nào đó, con người có thể bước đi trên đó, thậm chí sinh sống. Chẳng ai mơ như thế về Europa. Nếu sao Hỏa là tấm gương méo mó ta nhìn vào, tưởng tượng mình là nhà thám hiểm trong một tương lai quen thuộc, thì Europa là cánh cửa khóa chặt, hay một khối đá đen mờ, lạnh lùng và thờ ơ, một vực thẳm có thể một ngày nào đó nhìn lại ta mới té ngửa: hóa ra sự sống ngoài hành tinh đã ở ngay trong hệ Mặt Trời, mà ta cứ mải mê đào cát trên Sao Hỏa!

- Tổng hợp từ Lee Billings -