Bốn thế kỷ chiêm ngưỡng bầu trời QUÁ TRÌNH KHÁM PHÁ VŨ TRỤ Cách đây 400 năm, Galilei là người đầu tiên sử dụng kính thiên văn. Tuy chiếc kính còn mang tính thủ công, nhưng Galileirất ngạcnhiênkhipháthiện được nhiềuhiện tượngthú vị chưa từng nhìn thấy trên bầu trời. Chị Hằng không có vẻ mịn màng thơ mộng như nhìn bằng mắt trần, mà lại gồ ghề, nhiều thung lũng. Dải Ngân hà không phải là một đám mây huyền ảo mà là một hệ thiên hà có vô số ngôi sao. Hành tinh Kim hiện ra trong kính khi tròn, khi lưỡi liềm, giống như những mặt trăng bé tý hon.Sự thayđổihình dạngcủa hànhtinhKim theochu kỳ chứngtỏ hành tinh cũng như tráiđấtđềuquayquanh mặttrời.Nhữngpháthiệncủa Galileichứngminh trái đất không phải là trung tâm của vũ trụ đã làm đảo lộn quan niệm về vũ trụ của ThiênChúa giáo đangthịnh hành ở châu Âu thế kỷ XVII. Ngày nay,cácnướcđangpháttriểnthườngquantâmđếnnhữngngànhcông nghiệp để nâng caođờisốngcủangườidân.Tuynhiên, muốnđạtđượctrình độ kỹ thuật cao thì phát triển công nghiệp phải đi đôi với phát triển khoa học cơ bản. Thiên vănhọc làmộttrongnhữngngành khoa họccơ bảnbaogồm nhiềulĩnh vực, từ toán học, vật lý, hóa học đến những ngành công nghệ tiên tiến làm ra những thiết bị quan sát. Khám phá vũ trụ không những giúp con người ý thức được vị trí của mình trong không gian mà còn học hỏi được cơ chế tạo ra những hiện tượng trongthiênnhiên.Cácnhà thiênvănsử dụngkínhthiênvănngàycànglớnđặttrên mặtđất vàphóng lênkhônggianđể cónhững điềukiện tốiưu,nhằm quansátthật sâu trongvũ trụ và tìm hiểu sự hìnhthành cácthiên hà,cùngnguồn gốc vàsự tiến hoá của toàn vũ trụ. Họ cũng nghiên cứu những hiện tượng trong vũ trụ để thực hiện trên trái đất những thí nghiệm tương tự. Sở dĩ mặt trời và những ngôi sao chiếusángđượctronghàngtỷ năm, chínhlànhờ cácthiênthể nàykhống chế được năng lượng tổng hợp các hạt nhân nguyên tử. Những phản ứng nhiệt hạch tổng hợphạt nhângiải phóngmộtlượngnănglượnghếtsứclớnso với nhữngphản ứng phân hạch hiện đang được thịnh hành trong những nhà máy điện hạt nhân. Các nhà khoa học đã thực hiện được những phảnứng nhiệt hạch để làmnổ nhữngquả bom khinh khí (còn được gọi là bom H) với sức tàn phá khủng khiếp hơn cả bom nguyên tử.Nhưng họ chưa khống chế đượcnhững phảnứngnàyđể sản xuất năng lượngtrênquymô lớn nhằmphụcvụ ngànhcôngnghiệp.Dự ánquốctế xây mộtlò phản ứng tổng hợp hạt nhân thí nghiệm đầu tiên đặt tên là ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor) đang đượctiến hành. TÌM HIỂU THẾ GIỚI VĨ MÔ VÀ VI MÔ Mặcdùnền kinh tế toàn cầu đangbị suy thoái,nhưngnhữngthiếtbị đắttiền đã được làm ra để phục vụ ngành thiên văn. Nghiên cứu quá trình tiến hóa của vũ trụ vàsự hình thànhcủa vạnvậtlà mộttrongnhữngđề tài đangđược các nhàkhoa họcquantâm.Họ làmnhữngchiếckínhthiênvăn ngàycànglớn,đượctrangbị đầy đủ những thiết bị điện tử tối tân. Trong năm 2009 vừa qua, Cơ quan Vũ trụ châu Âu (ESA) đã phóng lên không gian chiếc kính thiên văn có tên là Planck - tên nhà vật lý nổi tiếng người Đức. Vệ tinh Planck dùng để quan sát bức xạ phông vũ trụ, tàn dư củavụ nổ Big Bang tạo ravũ trụ cách đâyngót 14tỷ năm. Bức xạ phông vũ trụ là bộ mặt của vũ trụ nguyên thủy khi vừa mới ló ra, sau 400 nghìn năm tồn tại trong trạng tháimờ ảo. Hồiđó,vũ trụ chỉ nhỏ bằng mộtphầntỷ vũ trụ hiệnnayvà cứ dãn nở không ngừng. Vũ trụ nguyên thủy đã từng rung như một cái trống. Do đó, mật độ và nhiệt độ củabức xạ phông vũ trụ không đồng đều và thăng giáng từ vùng nàysang vùngkhác. Những đám vật chấttậptrungđâyđó trongvũ trụ có khả năng thu hútvậtchất của môitrường xungquanhđể pháttriểnthànhnhữngchùm thiênhà mà cácnhà thiênvănquansátđượchiệnnay.Những kếtquả quansát bức xạ phông vũ trụ cungcấpchocácnhà thiênvăn nhữngthôngtin quý báuvề tuổivà tương lai của vũ trụ, về cơ chế hình thành của những ngôi sao và của những thiên hà thế hệ đầu tiên, cùngbảnchất của năng lượng và củavật chất trongvũ trụ. Kính thiên văn đặt trên mặt đất và kính v ũ trụ Hubble đã chụp được những bức ảnh rất đẹp của nhiề u thiên thể. Nhưng trong vũ trụ còn vô số thiên thể khô ng phátra ánh sáng màchỉ phátbứcxạ hồng ngoạikhôngnhì n thấy bằng mắt thường. Những ngôi sao còn non đang ẩ n mình trong những đám bụi tối tăm, hoặc những phôi thiê n hà là những thiên thể chưa đủ nóng để chiếu sáng mà chỉ phát ra bức xạ hồng ngoại.Bởi vìbứcxạ hồngngoại bị khíquyểntrái đấthấpthụ nên các nhàthiênvăn phải phóng kính lên không gian để quan sát. Một chiếc kính thiên văn hồng ngoại có tên gọi là Herschel - tên một nhà thiên văn người Anh, đã được phóng cùng chuyến với kính Planck để khám phá những bí ẩn trong thế giới lạnh lẽo của những thiên thể vô hình này. Hệ kính thiên văn vô tuyến quốc tế ALMA đang được xây dựng trên một cao nguyên trong sa mạc Atacama ở độ cao 5.000 m trên rặng núi Andes của Chilê với 50 angten 12 m. ALMA và hệ kính quang học VLT (Very Large Telescope) gồm 4 chiếc gương khổng lồ có đường kính 8 m của Cộng đồng châu Âu sẽ giúp các nhà thiên văn quan sát những vùng thật sâu trong vũ trụ để đi ngược dòng thời gian đến tậngần thời điểm Big Bang,khi vũ trụ vừa mới ra đời. Máygiatốc LHC (Large Hadron Collisioner) tốitânnhấthiệnnayđã được xây tạiThụy Sĩ để nghiên cứusự hình thành củavật chất và để tìmhiểu nguồngốccủa vũ trụ.Trong máygia tốc, nhữnghạtproton có tốc độ xấp xỉ tốc độ ánh sáng được tạo rađể đâm trựcdiệnvàonhau.Cácnhàkhoa học hy vọng dùngmáyLHCđể sản xuấtđược những hạt vi mômới lạ vàtìm hiểusự hìnhthànhcủavậtchấtvàtái tạo một môi trườnglý - hóa màhọ phỏngđoán là tồn tại trong vũ trụ nguyên thủy. NHỮNG PHÂN TỬ SINH HỌC TIỀN THÂN CỦA SỰ SỐNG Cách đây hơn nửa thế kỷ, các nhà hoá học đã điều chế được phântử sinhhọcaxit amintrong ốngnghiệmtừ một hỗn hợp khí hyđrô, mêtan, amoniac và hơi nước mà họ cho là có khả năng tồn tại trong khí quyểnnguyên thủy của trái đất. Họ dùng một hệ thống phóng điện để chiếu vào hỗn hợp khí, nhằm tái tạo những tia chớp trong những cơn bão được coi là xảy ra thường xuyên ở thời xa xưa trên trái đất. Ngày nay, các nhà thiên văn đã phát hiện trong vũ trụ có đủ loại hóa chất tương tự như những chất thông thường chế ra trong phòng thí nghiệm, kể cả những loại đường có khả năng dẫn đến sự hình thành những phân tử sinh học phứctạp như axitamin trong proteintế bào sinh vật. Sự hình thànhsự sống làmộtquátrình vôcùngphứctạpvàlâudài.Sự sống dưới dạng vi sinh vật nảy sinh trên trái đất đã được 3 tỷ năm, nhưng loài người hiện đại mới xuất hiện cách đây khoảng 200 nghìn năm. Trình độ khoa học tiên tiến như ngày nay mới chỉ đạt được cách đây chưa đầy một thế kỷ. Các nhà thiên vănđang cố gắngtìmkiếmvếttíchcủasự sốngtrongdảiNgânhà, dùchỉ lànhững sinh vật đơn bào. Sự sống tương tự như trên trái đất có thể là rất hiếm và chỉ tồn tại trên những hành tinh, nơi mà điều kiện lý - hóa trong khí quyển không khắt khe như trên những ngôi sao. Những trạm tự động đã được phóng để thám hiểm một số hành tinh trong hệ mặt trời, nhưng vẫn chưa phát hiện được dấu vết của sự sống. Nước là một yếu tố cần thiết cho sự sống vì là dung môi để hòa tan vật chất và tạo ra những phản ứng hóa học có khả năng làm nảy sinh ra vi sinh vật. Tháng 10.2009, Cơ quan NASA của Mỹ đã dùng tên lửa được điều khiển để đâm thẳng vào một cái hố trên mặt trăng lớn như miệng một ngọn núi lửa đã tắt, nhằm bới vật chất nằm ở dưới bề mặt mặt trăng. Trong đám vật chất bắn tung ra ngoài, các nhà khoa học tìm thấy dấu vết của nước. Những kết quả quan sát khác cũng cho thấynước có thể đã từng chảy trên hành tinhHỏa. SIÊU ĐỊA CẦU NUÔI DƯỠNG SỰ SỐNG Sự sống có khả năng nảy sinh trên những hành tinh, nên sự phát hiện những hành tinh ở bên ngoài hệ mặt trời là điều kiện tiên quyết cho sự tìm kiếm sự sốngtrongdải Ngânhà. Trong hệ mặt trờichỉ có 8hành tinh nêncácnhà thiên văn phải phát hiện thêm hành tinh trong những hệ sao khác thì mới có hy vọng tìm thấy sự sống. Tuy nhiên, công việc quan sát những hành tinh ở bên ngoài hệ mặt trời không hề đơn giản. Lý do là vì hành tinh trong những hệ sao không tự phátra ánhsángmà chỉ phản chiếubứcxạ của ngôi sao. Ánhsángyếuớt của hành tinh bị ngôi sao sáng chói át đi. Hơn nữa, khoảng cách biểu kiến giữa ngôi sao và hànhtinhđồnghànhthường quánhỏ nênkính thiênvăn,dù lớncũngkhôngcóđủ độ phân giải để phân biệt hai thiên thể. Các nhà thiên văn đã phải dùng một phương pháp gián tiếp để phát hiện hành tinh trong những hệ sao. Khi hành tinh quay xung quanh ngôi sao thì trường hấp dẫn của hành tinh lôi kéo ngôi sao làm tốc độ của ngôi sao thay đổi ít nhiều. Sau hai thập niên kiên trì quan sát để phát hiệnsự thay đổicực kỳ nhỏ tốcđộ của nhữngngôisao -một dấu hiệu chobiết ngôi sao có hành tinh đồng hành - các nhà thiên văn đã phát hiện được hơn 400 hành tinh ở ngoài hệ mặt trời. Hành tinh càng nặng và càng gần ngôi sao, thì càng dễ làm nhiễu tốc độ của ngôi sao. Do đó, những hành tinh phát hiện được bằng kỹ thuậtđo sự thay đổi tốc độ thường là những khối khí khổng lồ,nặng hơn cả hành tinh Mộc (nặng gấp 320 lần trái đất) và có quỹ đạo gần ngôi sao. Gần đây, một nhóm nhà thiên văn đã sử dụng phổ kế đủ nhạy để phát hiện được những hành tinh có vỏ rắn, chỉ nặng hơn trái đất khoảng 2 tới 7 lần và được gọi là ‘‘siêu địa cầu’’. Kính thiên văn cũng được phóng lên không gian để đo độ giảm rất nhỏ của ánh sáng ngôi sao, trong trường hợp ngôi sao có một hành tinh đồng hành quay trước mặt. Đây cũng là một phương pháp để phát hiện hành tinh trong những hệ sao. Quang kế (máy đo ánh sáng) phải cực kỳ nhạy để đo được biên độ thay đổi ánh sáng chỉ nhỏ khoảng vài phần nghìn. Ước vọng của các nhà thiên văn là tìm thấy những hành tinh nhỏ như trái đấtcóvỏ rắn và nằmtrongvùng ở được xungquanhngôi sao. Cónghĩa là vùngnày phải có nhiệt độ vừa phải để nước có thể tồn tại ở thể lỏng và làm nảy sinh ra sự sống. Nồng độ của khí nuôi dưỡng sự sống trong khí quyển của hành tinh cũng phải thích hợp với sự sống tương tự như trên trái đất. Tuy nhiên, vùng ở được phải đượchiểutheo nghĩa rộng,bởivìsự sốngtrênnhữnghànhtinhcóthể tồntại trong những điều kiện khác với trên trái đất. Nhà tự nhiên học Darwin đã giải thích quá trình tiến hoá của sự sống bằng hiện tượng chọn lọc tự nhiên giữa các chủng loài và sự thích nghi của chúng đối với môi trường. Như vậy thì trên các hành tinh khác cũng có khả năng có sự sống thích nghi được với những điều kiện lý - hoákhông nhấtthiết phải giống trêntrái đất. MÔI TRƯỜNG TRÁI ĐẤT Tráiđất cũng làmột hànhtinh hoàn toànphụ thuộcvào vũ trụ baola.Ngoài mục tiêu khám phá vũ trụ, những kỹ thuật trong ngành thiên văn còn được dùng để phục vụ nhân loại trong công việc thăm dò khí quyển trái đất, khai thác tài nguyênvà bảovệ môitrường.Khônggian vũ trụ lànơi rất thuậnlợi để chúngtacó một tầm nhìn tổng quát về phía trái đất. Khí quyển trái đất chứa nitơ và oxy cần thiết cho sự sống. Còn hơi nước, CO 2 và những loại khí hiệu ứng nhà kính sẵn có trong thiên nhiên đều tham gia vào quá trình cân bằng nhiệt để duy trì nhiệt độ trênmặtđất ở mứcvừaphải.Mộtvấnđề đángđượcchú ý là sự sốngcòn củahành tinh trái đất. Đó là hiện tượng gia tăng nhiệt độ khí quyển và sự biến đổi khí hậu, do những loại khí nhà kính nhân tạo gây ra. Từ thời đại phát triển công nghiệp, lượng khí CO 2 đã tăng lên và hâm nóng khí quyển, làm thay đổi khí hậu toàn cầu. Mêtan (CH 4 ), một thành phần của khí đốt cũng tham gia vào quá trình làm tăng nhiệt độ. Những vệ tinh quan sát thường xuyên khí quyển và bề mặt trái đất đã được phóng lênkhônggianđể đonhữngthamsố cầnthiếtchonhữngmô hìnhkhí tượng và khí hậu học, nhằm tiên đoán hậu quả của sự biến đổi khí hậu. Quan sát những hành tinh lân cận trong hệ mặt trời cũng giúp các nhà khoa học so sánh những điều kiện lý - hoá để nghiên cứu môi trường trái đất. Một số nhà khoa học chorằng, chínhnhữnghoạtđộng của mặttrờimớilànguyênnhâncủasự thayđổi khí hậutrêntráiđất. Trongnhững thờikỳ mặttrờihoạt động tốiđavới chu kỳ 11 năm,đã có nhiềuvếtđen xuất hiệntrênbề mặt củamặt trời.Các nhà thiên văn căn cứ vào sự hiện diện của vết đen để ‘‘đánh giá’’ hoạt động của mặt trời. Có nhà khí hậu học cho rằng, dù sự thay đổi năng lượng mặt trời có ảnh hưởng đến trái đất, thì cũng chỉ làm tăng giảmnhiệt độ khoảng 0,2 độ Celsius.Ảnhhưởngcủasự thay đổinănglượngmặttrờiđốivớikhíhậudườngnhư không đángkể sovớitácđộng của khí thải công nghiệp. Mục tiêu của Hội thảo Copenhagen tháng 12.2009 về sự biến đổi khí hậu là giảm 40% lượng khí thải gây hiệu ứng nhà kính, nhằm duy trì sự giatăngnhiệt độ toàncầuở mứckhông quá 2 0 C. Cácđạibiểuđều ýthức đây là mộtvấnđề cần đượcgiải quyếtcấpbáchđể bảovệ môitrườngtráiđất.Tuy nhiên, họ chưađạt được thỏa thuận về lượngkhí thải phải giảm để đạtđượcmục tiêu. . Bốn thế kỷ chiêm ngưỡng bầu trời QUÁ TRÌNH KHÁM PHÁ VŨ TRỤ Cách đây 400 năm, Galilei là người đầu tiên sử dụng kính. tráiđấtđềuquayquanh mặttrời.Nhữngpháthiệncủa Galileichứngminh trái đất không phải là trung tâm của vũ trụ đã làm đảo lộn quan niệm về vũ trụ của ThiênChúa giáo đangthịnh hành ở châu Âu thế kỷ XVII. Ngày. thờikỳ mặttrờihoạt động tốiđavới chu kỳ 11 năm,đã có nhiềuvếtđen xuất hiệntrênbề mặt củamặt trời. Các nhà thiên văn căn cứ vào sự hiện diện của vết đen để ‘‘đánh giá’’ hoạt động của mặt trời. Có