Kế hoạch tham vọng của Trung Quốc để tìm ra 'Trái Đất thứ 2'

Kính thiên văn không gian Kepler đã có những khám phá vô cùng thú vị trong thiên văn học. Được phóng vào năm 2009, kính thiên văn này đã quan sát được 13 triệu ngôi sao đến khi nó ngừng hoạt động vào năm 2018.

Trong suốt thời gian đó, Kepler phát hiện ra hơn 2.600 hành tinh mà có quỹ đạo quanh những ngôi sao khác. Một số trong đó hoàn toàn không giống bất cứ thứ gì ở trong Hệ Mặt Trời của chúng ta, buộc các nhà thiên văn học phải đặt ra thêm hai lớp mới cho hệ thống phân loại hành tinh.

Kepler phát hiện ra một hoặc hai trường hợp hành tinh nằm trong vùng sống được của ngôi sao mẹ, mặc dù khu vực này ở quanh các sao lùn đỏ khác so với Mặt Trời của chúng ta. Đây là điều vô cùng thú vị vì khu vực có khí hậu ôn hoà này, nơi mà nước có thể tồn tại ở dạng lỏng, có những điều kiện được cho là quan trọng với sự tồn tại của sự sống.

Kể cả với tất cả những điều đó, Kepler cuối cùng vẫn thất bại. Nhiệm vụ của nó là tìm một Trái Đất khác, hay nói cách khác là một hành tinh dạng Trái Đất và quay quanh một ngôi sao dạng Mặt Trời. Nhưng trong gần một thập kỷ quan sát, Kepler không tìm thấy một Trái Đất 2.0 nào.

Điều đó một phần là do các sao dạng Mặt Trời hoá ra lại biến động hơn dự kiến và vì thế phải cần thời gian quan sát lâu hơn. Nhưng cũng là vì vào năm 2013, hai trong số bốn bánh đà phản lực của kính thiên văn bị hỏng, khiến những quan sát lâu dài không thể thực hiện được. Kết quả là những nhà thiên văn học vẫn chưa thể tìm được Trái Đất nào khác ngoài kia.

Quét khắp bầu trời

Những điều đó giờ đây có thể được thay đổi, nhờ vào một sứ mệnh của Trung Quốc có tên là Earth 2.0 sẽ được khởi động vào năm 2026. Sứ mệnh này sẽ quét trên bầu trời để tìm những hành tinh dạng Trái Đất ở quanh những sao dạng Mặt Trời, với những thiết bị được thiết kế để đối phó với những biến động của sao mà Kepler vô tình phát hiện ra.

Nhóm nghiên cứu gồm khoảng 300 nhà khoa học và kỹ sư từ hơn 40 tổ chức, phần lớn là ở Trung Quốc. Và trong tuần này, nhóm đã công bố những mô tả chi tiết về sứ mệnh này trên arXiv.

Một vấn đề của bất cứ kính thiên văn không gian nào là phải bao phủ được một trường quan sát rộng nhất có thể trong khi lại giảm thiểu được chi phí và khối lượng của tàu không gian. Nhóm nghiên cứu Trung Quốc đã giải quyết được vấn đề này bằng việc không sử dụng duy nhất một kính thiên văn vừa đắt vừa nặng.

Thay vào đó, tàu không gian sẽ mang theo 6 kính thiên văn nhỏ hơn 30 cm, cùng quan sát một vùng trời tương tự như Kepler (gương của Kepler có đường kính 1,4 m). Những chiếc kính thiên văn này sẽ quan sát những thay đổi đặc biệt về độ sáng của sao khi có một hành tinh đi ngang qua đằng trước.

Tàu không gian cũng sẽ mang theo một kính thiên văn thứ 7 được thiết kế để tìm kiếm những sự kiện vi thấu kính, mà ở đó trường hấp dẫn của ngôi sao tập trung ánh sáng từ một ngôi sao xa phía sau nó, làm nó sáng lên tạm thời. Bằng việc theo dõi sự biến đổi độ sáng, các nhà thiên văn học có thể biết được ngôi sao đó có hành tinh nào quay quanh không.

Thiết bị thứ 7 này cũng có thể sẽ phát hiện được những hành tinh trôi nổi tự do, làm sáng tỏ thêm về những vật thể kỳ lạ, lẻ loi này.

Lượng dữ liệu khổng lồ

Nhóm nghiên cứu Trung Quốc dự kiến sẽ phóng Earth 2.0 đến điểm Lagrange L2, một trong những vùng không gian có sự cân bằng giữa trường hấp dẫn của Trái Đất và Mặt Trăng, và tránh xa nơi Trái Đất có khả năng gây ảnh hưởng.

L2 là lựa chọn phổ biến cho các kính thiên văn và là nơi tọa lạc của một số kính trong quá khứ và hiện tại, ví dụ như Kính thiên văn Không gian Herschel và Kính thiên văn Không gian James Webb. Tàu không gian Earth 2.0 sẽ ở điểm L2 trong vòng 4 năm, gửi về khoảng 169 GB dữ liệu mỗi ngày.

Điều này làm tăng khả năng về những khám phá thú vị. “Mô phỏng cho thấy chuyến đi khảo sát này sẽ có thể phát hiện khoảng 29.000 hành tinh mới, trong đó khoảng 4.900 hành tinh có kích thước như Trái Đất”, nhóm nghiên cứu cho biết. Điều đó có nghĩa là sứ mệnh này sẽ tìm thấy từ 10 đến 20 Trái Đất 2.0 vào năm 2030.

Việc phát hiện ra Trái Đất 2.0 đầu tiên có thể sẽ là thời khắc quan trọng trong lịch sử của thiên văn học. Nó tạo ra được một sự quan tâm vô cùng lớn về bản chất của những hành tinh này, cấu tạo của bầu khí quyển và khả năng tồn tại của nước.

Sau đó sẽ là tìm kiếm những dấu ấn sinh học gợi ý cho sự tồn tại của sự sống, những phân tử như methane và oxy và đặc điểm hấp thụ ánh sáng của quá trình quang hợp. Xa hơn nữa sẽ là tìm kiếm những cấu trúc công nghệ mà có thể cho thấy sự tồn tại của một nền văn minh, những dấu hiệu ví dụ là chất ô nhiễm công nghiệp như chlorofluorocarbon (CFC) và thậm chí là cả sự truyền dẫn vô tuyến băng tần hẹp.

Tất nhiên, Earth 2.0 không phải là sứ mệnh duy nhất có khả năng phát hiện ra một Trái Đất khác ngoài kia. Một số khác cũng có khả năng, chẳng hạn như sứ mệnh Plato của ESA, cũng sẽ được khởi động vào năm 2026. Nhưng chúng sẽ phải may mắn hơn Earth 2.0 mới có thể thành công được.

Điều này sẽ tạo ra một cuộc chạy đua giữa các quốc gia trong việc tìm thấy một Trái Đất khác và bắt đầu một kỷ nguyên mới trong việc nghiên cứu các hành tinh có thể sống được.