"Bạn không cần phải khẳng định chúng là người ngoài hành tinh để khiến chúng trở nên thú vị."
Vài ngày trước, một "kẻ xâm nhập" liên sao bí ẩn đã tiến đến gần nhất với sao Hỏa, nơi có một đội tàu vũ trụ quốc tế đang tìm cách khám phá những bí ẩn cổ xưa của hành tinh đỏ.
Một số tàu thăm dò đang bao quanh sao Hỏa đã tạm dừng các hoạt động thường lệ và hướng camera về phía không gian để bắt được cái nhìn thoáng qua về một thiên thể có tên 3I/ATLAS, một sao chổi lang thang đến Hệ Mặt Trời của chúng ta từ không gian liên sao và hiện đang lao về điểm cận nhật - điểm gần Mặt Trời nhất - vào cuối tháng này.
Đây là thiên thể liên sao thứ ba mà các nhà thiên văn học phát hiện trong Hệ Mặt Trời của chúng ta, sau 1I/ʻOumuamua và 2I/Borisov được khám phá vào năm 2017 và 2019. Các nhà khoa học cho rằng các thiên thể liên sao thường xuyên di chuyển giữa các hành tinh, nhưng kính thiên văn chỉ mới gần đây mới có khả năng tìm thấy chúng. Ví dụ, kính thiên văn phát hiện ra Oumuamua chỉ hoạt động từ năm 2010.
Có thể phát hiện nhưng vẫn chưa thể tiếp cận
Các nhà thiên văn học lần đầu báo cáo quan sát 3I/ATLAS vào ngày 1 tháng 7, chỉ bốn tháng trước khi nó đạt đến độ xâm nhập sâu nhất vào Hệ Mặt Trời. Thật không may cho các nhà thiên văn học, đặc điểm quỹ đạo của thiên thể này sẽ đưa nó đến điểm cận nhật khi Trái Đất ở phía đối diện của Mặt Trời. Điểm gần nhất mà 3I/ATLAS sẽ đến với Trái Đất là khoảng 270 triệu km vào tháng 12, loại bỏ mọi cơ hội chụp ảnh độ phân giải cao. Hình học quan sát cũng có nghĩa là ánh sáng chói của Mặt Trời sẽ chặn tất cả các góc nhìn trực tiếp về sao chổi từ Trái Đất cho đến tháng tới.
Vì lý do đó, điểm gần nhất mà bất kỳ tàu vũ trụ hoạt động nào có thể đến với 3I/ATLAS đã xảy ra vào thứ Sáu, khi nó đi qua cách sao Hỏa chưa đến 48 triệu km. Tàu thăm dò Perseverance và Mars Reconnaissance Orbiter của NASA dự kiến sẽ thực hiện quan sát 3I/ATLAS, cùng với các sứ mệnh Mars Express và ExoMars Trace Gas Orbiter của châu Âu.
Những hình ảnh tốt nhất về thiên thể này cho đến nay đã được chụp bởi Kính thiên văn vũ trụ James Webb và Kính thiên văn vũ trụ Hubble, được đặt gần Trái Đất hơn nhiều. Những quan sát đó đã giúp các nhà thiên văn học thu hẹp kích thước của thiên thể, nhưng các ước tính vẫn còn không chính xác. Dựa trên hình ảnh của Hubble, lõi băng của 3I/ATLAS có kích thước từ bằng tòa nhà Empire State đến lớn hơn một chút so với Công viên Trung tâm.
Đó có thể là điều nhiều nhất mà chúng ta sẽ biết về kích thước của 3I/ATLAS. Các tàu vũ trụ ở sao Hỏa thiếu độ nhạy chụp ảnh tinh tế của Webb và Hubble, vì vậy đừng mong đợi những hình ảnh nspectacular từ các quan sát thứ Sáu. Nhưng các nhà khoa học hy vọng sẽ hiểu rõ hơn về đám mây khí và bụi bao quanh thiên thể, tạo cho nó vẻ ngoài của một sao chổi. Các quan sát quang phổ đã cho thấy coma xung quanh 3I/ATLAS chứa hơi nước và dấu hiệu carbon dioxide mạnh bất thường kéo dài gần 800.000 km.
Vào thứ Ba, Cơ quan Vũ trụ châu Âu đã công bố những hình ảnh đầu tiên có độ hạt thô của 3I/ATLAS được chụp tại sao Hỏa. Những hình ảnh tốt nhất sẽ đến từ một kính thiên văn nhỏ có tên HiRISE trên Mars Reconnaissance Orbiter của NASA. Các hình ảnh từ NASA sẽ không được công bố cho đến sau khi chính phủ liên bang kết thúc việc đóng cửa hiện tại, theo một thành viên của nhóm HiRISE.
Các nghiên cứu về 3I/ATLAS cho thấy nó có thể đã bị đẩy ra khỏi hệ sao khác, có lẽ do gặp phải một hành tinh khổng lồ. Các sao chổi trong Hệ Mặt Trời của chúng ta đôi khi bị đẩy ra ngoài thiên hà Milky Way khi chúng đến quá gần sao Mộc. Nó đã lang thang trong thiên hà hàng tỷ năm trước khi đến khu vực thiên hà của Mặt Trời.
Sao chổi lang thang hiện đang tăng tốc khi trọng lực kéo nó về phía điểm cận nhật, khi nó sẽ đạt tốc độ tương đối tối đa 244.000 km/h, quá nhanh để bị ràng buộc vào quỹ đạo khép kín quanh Mặt Trời. Thay vào đó, sao chổi sẽ bắn trở lại vào thiên hà, không bao giờ được nhìn thấy nữa.
Chúng ta cần nói về người ngoài hành tinh
Bất kỳ ai nghiên cứu về sự hình thành hành tinh đều sẽ trân trọng cơ hội được nhìn cận cảnh một thiên thể liên sao. Gửi một sứ mệnh đến một trong số chúng chắc chắn sẽ mang lại lợi ích khoa học. Có khả năng cao là nhiều trong số những "kẻ xâm nhập" này đã tồn tại lâu hơn Hệ Mặt Trời 4,5 tỷ năm tuổi của chúng ta.
Một nghiên cứu từ Đại học Oxford cho rằng 3I/ATLAS đến từ "đĩa dày" của thiên hà Milky Way, nơi có mật độ cao các ngôi sao cổ xưa. Câu chuyện nguồn gốc này có nghĩa là sao chổi có thể hơn 7 tỷ năm tuổi, chứa đựng những manh mối về lịch sử vũ trụ mà đơn giản là không thể tiếp cận được giữa các hành tinh, sao chổi và tiểu hành tinh được hình thành cùng với sự ra đời của Mặt Trời.
Đây là lý do đủ để thực hiện một sứ mệnh khám phá một trong những thiên thể này, các nhà khoa học nói. Nó không cần sự biện minh từ những lý thuyết vô căn cứ rằng 3I/ATLAS có thể là một tạo phẩm của công nghệ người ngoài hành tinh, như được đề xuất bởi nhà vật lý thiên văn Avi Loeb của Đại học Harvard. Sự đồng thuận khoa học là thiên thể này có nguồn gốc tự nhiên.
Loeb đã chia sẻ một lý thuyết tương tự về thiên thể liên sao đầu tiên được tìm thấy lang thang qua Hệ Mặt Trời của chúng ta. Những tuyên bố của ông đã khơi dậy câu hỏi trong truyền thông đại chúng về việc tại sao các cơ quan vũ trụ thế giới không gửi một tàu thăm dò để thực sự ghé thăm một trong số chúng. Bản thân Loeb đã đề xuất chuyển hướng tàu vũ trụ Juno của NASA đang quay quanh sao Mộc trong một sứ mệnh bay qua 3I/ATLAS, và những bài viết của ông đã thúc đẩy ít nhất một thành viên Quốc hội viết thư cho NASA để "hồi sinh" sứ mệnh Juno bằng cách thoát khỏi quỹ đạo sao Mộc và nhắm vào 3I/ATLAS để kiểm tra cận cảnh.
Vấn đề là Juno đơn giản không có đủ nhiên liệu để đến được sao chổi, và động cơ chính của nó đã bị hỏng. Trên thực tế, tổng lực đẩy cần thiết để gửi Juno từ sao Mộc đến 3I/ATLAS (khoảng 9.300 km/h) sẽ vượt quá khả năng nhiên liệu của hầu hết các tàu thăm dó liên hành tinh.
Ars đã hỏi Scott Bolton, nhà khoa học trưởng của sứ mệnh Juno, và ông xác nhận rằng tàu vũ trụ thiếu sức mạnh cần thiết cho loại cơ động mà Loeb đề xuất. "Chúng tôi không có vai trò gì trong bài báo đó," Bolton nói với Ars. "Ông ấy giả định nhiên liệu mà chúng tôi thực sự không có."
Vậy nên bài tập của Loeb là vô nghĩa, nhưng việc ông nói về người ngoài hành tinh đã thu hút sự chú ý của công chúng. Loeb đã xuất hiện trên mạng bảo thủ Newsmax tuần trước để thảo luận về lý thuyết của mình về 3I/ATLAS cùng với Dân biểu Tim Burchett (R-Tenn.). Có thể dự đoán được, các thuyết âm mưu tràn lan. Nhưng tính đến thứ Ba, đoạn video đã có 1,2 triệu lượt xem trên YouTube.
Có lẽ đó là điều tốt khi những người phê duyệt ngân sách chính phủ, đặc biệt là những người không có sự quan tâm trước đó đến NASA, háo hức tìm hiểu thêm về Vũ trụ. Chúng tôi sẽ để độc giả tự rút ra kết luận của riêng mình về vấn đề đó.
Các tính toán của Loeb cũng giúp minh họa khó khăn trong việc thực hiện một sứ mệnh đến một thiên thể liên sao. Cho đến nay, chúng ta chỉ biết về một "kẻ xâm nhập" liên sao sắp tới vài tháng trước khi nó đến gần Trái Đất nhất. Chưa kể đến tốc độ khổng lồ mà những thiên thể này di chuyển qua Hệ Mặt Trời. Việc chế tạo một tàu vũ trụ và phóng nó trong thời gian ngắn như vậy là không khả thi.
Giờ đây, một số nhà khoa học đang nghiên cứu cách khắc phục những hạn chế này.
Vậy bạn đang nói là có cơ hội?
Một trong những người này là Colin Snodgrass, nhà thiên văn học và nhà khoa học hành tinh tại Đại học Edinburgh. Vài năm trước, ông đã giúp đề xuất với Cơ quan Vũ trụ châu Âu một khái niệm sứ mệnh mà có thể đã bị cười ra khỏi phòng một thế hệ trước. Snodgrass và nhóm của ông muốn ESA cam kết lên đến 175 triệu đô la (150 triệu euro) để phóng một sứ mệnh mà không biết nó sẽ đi đâu.
Các quan chức ESA đã gọi cho Snodgrass vào năm 2019 để nói rằng cơ quan này sẽ tài trợ cho sứ mệnh của ông, có tên Comet Interceptor, để phóng vào cuối những năm 2020. Mục tiêu của sứ mệnh là thực hiện những quan sát chi tiết đầu tiên về một sao chổi chu kỳ dài. Cho đến nay, các tàu vũ trụ chỉ ghé thăm các sao chổi chu kỳ ngắn thường xuyên lao vào phần trong của Hệ Mặt Trời.
Một sao chổi chu kỳ dài là một vị khách băng giá từ những vùng xa nhất của Hệ Mặt Trời đã dành ít thời gian bị nhiệt và bức xạ của Mặt Trời tấn công, đóng băng các tính chất vật lý và hóa học của nó giống như chúng đã từng hàng tỷ năm trước.
Các sao chổi chu kỳ dài thường được phát hiện một hoặc hai năm trước khi đến gần Mặt Trời, vẫn không đủ thời gian để phát triển một sứ mệnh từ đầu. Với Comet Interceptor, ESA sẽ phóng một tàu thăm dò để chờ đợi trong không gian cách Trái Đất 1,6 triệu km, chờ sao chổi phù hợp đến, sau đó bật động cơ để theo đuổi nó.
Khả năng cao là sao chổi phù hợp sẽ đến từ bên trong Hệ Mặt Trời. "Đó là mục đích của sứ mệnh," Snodgrass nói với Ars. Nhưng nếu các nhà thiên văn học phát hiện một thiên thể liên sao đang tiến về phía chúng ta trên quỹ đạo phù hợp, có cơ hội Comet Interceptor có thể tiếp cận được nó.
"Tôi nghĩ rằng toàn bộ nhóm khoa học sẽ đồng ý, nếu chúng ta thực sự may mắn và có một thiên thể liên sao mà chúng ta có thể tiếp cận, thì quên đi kế hoạch bình thường, hãy đi và làm điều này," Snodgrass nói. "Đó là một cơ hội mà bạn không thể để ngồi đó."
Nhưng, ông thêm, việc một thiên thể liên sao sẽ ở đúng nơi vào đúng thời điểm là "rất khó xảy ra". "Mặc dù mọi người luôn rất hào hứng về khả năng này, và chúng tôi cũng hào hứng về khả năng này, chúng tôi cố gắng giữ kỳ vọng ở mức thực tế."
Ví dụ, nếu Comet Interceptor ở trong không gian ngày hôm nay, không có cách nào nó có thể tiếp cận 3I/ATLAS. "Đó là một trường hợp không may," Snodgrass nói. "Điểm gần nhất với Mặt Trời của nó, nó đạt được điểm đó ở phía bên kia của Mặt Trời so với nơi Trái Đất đang ở. Chỉ là thời điểm không may."
Nếu một máy chặn được đặt ở nơi khác trong Hệ Mặt Trời, nó có thể tự đưa mình vào vị trí để gặp gỡ với 3I/ATLAS. "Chỉ có rất nhiều nhiên liệu trên tàu," Snodgrass nói. "Chỉ có thể đi nhanh đến mức nào đó."
Việc gửi một tàu vũ trụ để gặp một thiên thể liên sao thậm chí còn khó hơn việc ghé thăm một trong những sao chổi chu kỳ dài bản địa của Hệ Mặt Trời. Việc tính toán xem Comet Interceptor có thể tiếp cận một trong những vị khách thiên hà này hay không phụ thuộc vào nơi nó đang hướng tới và khi nào các nhà thiên văn học phát hiện ra nó.
Snodgrass là một phần của nhóm sử dụng kính thiên văn lớn để quan sát 3I/ATLAS từ xa. "Khi nó đang tiến gần hơn đến Mặt Trời, nó đang trở nên sáng hơn," ông nói trong một cuộc phỏng vấn.
"Bạn không cần phải khẳng định chúng là người ngoài hành tinh để khiến chúng trở nên thú vị," Snodgrass nói. "Chúng thú vị vì chúng là một phần của hệ mặt trời khác mà bạn thực sự có thể có cái nhìn cận cảnh một cách khả thi, thậm chí là loại góc nhìn kính thiên văn mà chúng ta đang có bây giờ."
Các sao chổi và tiểu hành tinh là những mắt xích then chốt để hiểu sự hình thành của Hệ Mặt Trời. Những thế giới khiêm tốn này là những khối xây dựng còn sót lại từ mảnh vỡ đã kết tụ thành các hành tinh. Ngày nay, các quan sát trực tiếp chỉ cho phép các nhà khoa học nghiên cứu lịch sử của một hệ hành tinh. Một sao chổi liên sao sẽ tăng kích thước mẫu lên hai.
Tuy nhiên, Snodgrass nói nhóm của ông thích tập trung năng lượng vào việc tiếp cận một sao chổi có nguồn gốc từ biên giới Hệ Mặt Trời của chúng ta. "Chúng tôi sẽ không để một sao chổi Hệ Mặt Trời rất đáng yêu đi qua, chờ đợi để xem 'nếu có một thứ liên sao thì sao?'" ông nói.
Snodgrass coi Comet Interceptor như một bằng chứng khái niệm để các nhà khoa học đề xuất một sứ mệnh tương lai được thiết kế đặc biệt để đi đến một thiên thể liên sao. "Bạn cần tìm ra cách xây dựng phiên bản được tăng cường có thể thực sự đến được một thiên thể liên sao? Tôi nghĩ điều đó còn cách 5 hoặc 10 năm, nhưng [nó] hoàn toàn thực tế."
Câu trả lời của Mỹ
Các nhà khoa học ở Hoa Kỳ đang nghiên cứu chính xác một đề xuất như vậy. Một nhóm từ Viện Nghiên cứu Tây Nam đã hoàn thành một nghiên cứu khái niệm cho thấy cách một sứ mệnh có thể bay qua một trong những vị khách liên sao này. Hơn nữa, các nhà khoa học Mỹ nói rằng sứ mệnh được đề xuất của họ thực sự có thể đã tiếp cận 3I/ATLAS nếu nó đã ở trong không gian.
Khái niệm của Mỹ tương tự như Comet Interceptor của châu Âu ở chỗ nó sẽ đặt một tàu vũ trụ ở đâu đó trong không gian sâu và chờ mục tiêu phù hợp đến. Nghiên cứu được dẫn dắt bởi Alan Stern, nhà khoa học trưởng của sứ mệnh New Horizons của NASA đã bay qua Pluto một thập kỷ trước. "Những loại thiên thể mới này mang lại cho nhân loại cơ hội khả thi đầu tiên để khám phá cận cảnh các thiên thể được hình thành trong các hệ sao khác," ông nói.
Với công nghệ hiện tại, không thể gửi một tàu vũ trụ để khớp quỹ đạo và hội ngộ với một sao chổi liên sao tốc độ cao. "Chúng ta không cần bắt nó," Stern gần đây nói với Ars. "Chúng ta chỉ cần cắt ngang quỹ đạo của nó. Vì vậy nó thực sự mang theo một lượng nhiên liệu khá lớn để thoát khỏi quỹ đạo Trái Đất và lên đường đi của sao chổi để cắt ngang con đường đó."
Stern nói nhóm của ông đã phát triển một ước tính chi phí cho một sứ mệnh như vậy, và mặc dù ông không tiết lộ con số chính xác, ông nói nó sẽ nằm dưới mức giới hạn chi phí của NASA cho một sứ mệnh hạng Discovery. Chương trình Discovery là một dòng các sứ mệnh khoa học hành tinh mà NASA lựa chọn thông qua các cuộc thi định kỳ trong cộng đồng khoa học. Mức giới hạn chi phí cho cuộc thi Discovery tiếp theo của NASA dự kiến sẽ là 800 triệu đô la, không bao gồm phương tiện phóng.
Một sứ mệnh để gặp một sao chổi liên sao không yêu cầu công nghệ mới, Stern nói. Hy vọng cho một sứ mệnh như vậy được thúc đẩy bởi việc kích hoạt Đài quan sát Vera Rubin do Mỹ tài trợ, một cơ sở hiện đại cao trên núi Chile dự kiến sẽ bắt đầu khảo sát sâu toàn bộ bầu trời phía nam vào cuối năm nay. Stern dự đoán Rubin sẽ phát hiện "một hoặc hai" thiên thể liên sao mỗi năm. Đài quan sát mới sẽ có thể phát hiện ánh sáng mờ nhạt từ các thiên thể liên sao đang đến sớm hơn, cung cấp cho các sứ mệnh nhiều cảnh báo trước hơn.
"Nếu chúng ta đặt một tàu vũ trụ như thế này trong không gian trong vài năm, trong khi nó đang chờ đợi, sẽ có năm hoặc 10 cái để lựa chọn," ông nói.
Việc giành được tài trợ của NASA cho một sứ mệnh như khái niệm của Stern sẽ không dễ dàng. Nó phải cạnh tranh với hàng chục đề xuất khác, và cuộc thi Discovery tiếp theo của NASA có lẽ còn ít nhất hai hoặc ba năm nữa. Thời điểm của cuộc thi không chắc chắn hơn bình thường do những câu hỏi xoay quanh về ngân sách của NASA sau khi chính quyền Trump tuyên bố muốn cắt giảm một nửa tài trợ khoa học của cơ quan này.
Mặt khác, Comet Interceptor đã được tài trợ ở châu Âu. ESA đã trở thành người tiên phong trong việc khám phá sao chổi. Tàu thăm dò Giotto đã bay qua Sao chổi Halley vào năm 1986, trở thành tàu vũ trụ đầu tiên thực hiện quan sát cận cảnh một sao chổi. Sứ mệnh Rosetta của ESA đã trở thành tàu vũ trụ đầu tiên quay quanh một sao chổi vào năm 2014, và cuối năm đó, nó đã triển khai một tàu đổ bộ do Đức chế tạo để trả về dữ liệu đầu tiên từ bề mặt của một sao chổi. Cả hai sứ mệnh đó đều khám phá các sao chổi chu kỳ ngắn.
"Mỗi lần ESA thực hiện một sứ mệnh sao chổi, nó đều làm điều gì đó rất tham vọng và rất mới," Snodgrass nói. "Sứ mệnh Giotto là lần đầu tiên ESA thực sự cố gắng làm bất cứ điều gì liên hành tinh... Và sau đó, Rosetta, việc đưa thứ này vào quỹ đạo và hạ cánh trên một sao chổi là một việc cực kỳ khó khăn để cố gắng thực hiện."
"Họ thực sự đẩy ranh giới một chút, điều này tốt vì ESA có thể khá e ngại rủi ro, tôi nghĩ công bằng mà nói, với những gì họ làm với các sứ mệnh," ông nói. "Nhưng các sứ mệnh sao chổi, chúng là những thứ mà họ thực sự đã hướng tới bước tiếp theo đó, và Comet Interceptor cũng vậy. Toàn bộ ý tưởng cố gắng thiết kế một sứ mệnh không gian trước khi bạn biết mình sẽ đi đâu là một cách làm hơi điên rồ. Nhưng đó là cách duy nhất để thực hiện sứ mệnh này. Và thật tuyệt vời khi chúng ta đang thử nó."
