Gửi một bức thư trong chai ra giữa các vì sao

Loài người luôn cảm thấy cô đơn giữa vũ trụ đa phương (Multiverse), nơi đây có rất nhiều vũ trụ khác nhau với các nền văn minh của các sinh vật khác nhau. Trong khi chờ đợi nền văn minh của quả đất có đủ trình độ để rút ngắn khoảng đường du hành đến các hành tinh khác như kỹ thuật uốn cong thời gian tính bằng vận tốc ánh sáng, đi tắt đến các vì sao bằng Wormholes in space chẳng hạn, chúng ta dùng kỹ thuật gởi tin nhắn lên vũ trụ bằng phi thuyền lưu lạc vô định. Đây là cách nhà khoa học chỉ đường cho người ngoài hành tinh tới Trái Đất Mong rằng đó sẽ là những người ngoài hành tinh thân thiện, không đến từ một nền văn minh hiếu chiến.

<!>

Hãy tưởng tượng Trái Đất của chúng ta giống như một hòn đảo trong vũ trụ, và con người là những sinh vật thông minh cô đơn duy nhất. Giống như những kẻ mắc kẹt ngoài đảo hoang, các nhà thiên văn vũ trụ từng có ý định vẽ ra một tấm bản đồ chứa vị trí của Trái Đất, nhét vào một cái chai và ném nó ra ngoài vũ trụ bao la, với hi vọng có "ai đó" sẽ nhặt được chúng.

Và sự thật là họ đã làm vậy trong hai sứ mệnh gửi tàu thăm dò Pioneer được gửi ra vũ trụ vào năm 1972 và 1973. Nhưng đây không phải là cách duy nhất để con người liên lạc với các nền văn minh khác trong vũ trụ. Khi nhắc đến điều này, câu trả lời của hầu hết các nhà khoa học là "hãy gửi đi một sóng vô tuyến mạnh", Martin Rees, một nhà thiên văn học đến từ Vương quốc Anh cho biết.

"Nhưng nếu bạn cố gắng muốn cho ai đó biết bạn đang ở đâu, bạn cần phải có một số tài liệu tham khảo chung, phải không? Một loại cột mốc cố định lý tưởng trong vũ trụ", Héctor Socas-Navarro, nhà vật lý thiên văn tại Viện Vật lý thiên văn của quần đảo Canary, một quần đảo thuộc Tây Ban Nha ở Đại Tây Dương cho biết.

Vấn đề là trong vũ trụ của chúng ta không có gì là cố định. Các ngôi sao và hành tinh liên tục thay đổi, chuyển động xung quanh nhau trong một điệu nhảy chậm rãi. Vậy các nhà khoa học đã giải quyết điều đó như thế nào?

Liệu chúng ta có thể mong chờ một ngày những người ngoài hành tinh sẽ nhặt được những chiếc chai hay bắt được tín hiệu của chúng ta và tới thăm Trái Đất?

Phim Arrival (2016): khi một con tàu của người ngoài hành tinh bắt được tín hiệu và tới với nền văn minh của chúng ta.

Sử dụng bức xạ điện từ: Sóng vô tuyến và tia laser

Bức xạ điện từ, bao gồm mọi thứ từ ánh sáng nhìn thấy, sóng vô tuyến cho đến tia hồng ngoại vẫn là lựa chọn số một để phát thông tin từ Trái Đất vào vũ trụ. Và bởi sóng điện từ có tính định hướng, bất kỳ người ngoài hành tinh nào bắt được một tín hiệu từ Trái Đất cũng có thể lần ngược lại đường đi của nó để tới nền văn minh của chúng ta.

Trong tất cả các loại sóng điện từ, các nhà khoa học thường ưu tiên lựa chọn sóng vô tuyến làm phương tiện liên lạc thường xuyên của họ. Đó là bởi vì tần số của sóng vô tuyến lấp đầy một khoảng trống thuận tiện trong phổ điện từ, được gọi là "lỗ nước".

Theo NASA, ở tần số giữa 1420 và 1720 megahertz, các phân tử hydro và hydroxyl (oxy và hydro liên kết), hai thành phần của nước hoạt động như một loại hóa chất "cách âm", chúng hấp thụ các dao động thấp hơn và cao hơn chỉ để lại một kênh tương đối tự do trong bức xạ nền của vũ trụ. Các tần số bên trên và bên dưới lỗ nước tương đối "nhiễu" vì chúng chứa đầy các dao động lượng tử và bức xạ còn sót lại từ Vụ nổ lớn Big Bang.

Các nhà khoa học đã sử dụng sóng vô tuyến để cố gắng liên lạc với người ngoài Trái Đất trong quá khứ. Năm 1974, họ đã chiếu một thông điệp tần số vô tuyến từ kính thiên văn Arecibo ở Puerto Rico về phía cụm sao M13, cách chúng ta khoảng 21.000 năm ánh sáng.

Thông điệp là một bức ảnh nhị phân đơn giản mô tả một phân tử DNA, Hệ Mặt Trời của chúng ta, một con người cùng nhiều yếu tố đại diện khác. Kể từ đó, nhiều thông điệp vô tuyến đã được bắn vào không gian, bao gồm cả một bài hát của Beatles có tên là "Across the Universe".

Kính thiên văn Arecibo ở Puerto Rico và thông điệp nó đã gửi phía cụm sao M13, cách chúng ta khoảng 21.000 năm ánh sáng.

Tuy nhiên, một vấn đề tiềm ẩn đối với sóng vô tuyến là chúng sẽ bị nhiễu xạ hoặc mở rộng ra khi chúng di chuyển. Giống như một gợn sóng mở rộng trong hồ, điều đó có nghĩa là sóng vô tuyến truyền càng xa thì càng bị khuếch tán. Đến khi nó đạt tới được một thiên hà xa xôi, thông điệp mà sóng vô tuyến truyền tới đó có thể không còn đủ rõ để thu nhận được nữa.

Svetlana Berdyugina, một nhà vật lý thiên văn thuộc Viện Vật lý Mặt trời Leibniz ở Đức, cho biết nếu muốn phát đi một thông điệp rõ ràng hơn vào vũ trụ, con người nên phát chúng dưới dạng ánh sáng laser nhìn thấy được.

Một thông điệp được nhắm mục tiêu bằng ánh sáng laser phân cực có khả năng truyền đi xa hơn nhiều so với tín hiệu vô tuyến mà không bị suy giảm theo khoảng cách. Tuy nhiên, bởi vì sóng quang học là một tín hiệu được đóng gói chặt chẽ hơn, chúng lại chỉ có thể truyền đi theo góc rất hẹp.

Điều đó có nghĩa là trước khi gửi chúng đi, các nhà khoa học cần biết địa điểm của người nhận chúng. Nói cách khác, chúng ta phải biết người ngoài hành tinh ở đâu trong vũ trụ trước khi gửi những tia sáng laser cho họ. Nếu không, toàn bộ chùm sáng đó sẽ mất hút trong vũ trụ một cách vô ích.

Ném một cái chai chứa bản đồ vào vũ trụ

Hãy tưởng tượng Trái Đất giống như một hòn đảo và loài người chúng ta là những sinh vật thông minh cô đơn trong vũ trụ. Có một cách cổ xưa hơn để chỉ đường cho ai đó tới được đây, đó là vẽ một tấm bản đồ, bỏ nó vào chai rồi ném ra biển.

"Đó chính xác là những gì mà các nhà vật lý thiên văn đã làm, họ gửi một bức thư trong chai ra giữa các vì sao", Socas-Navarro nói. Một bức thư nổi tiếng nhất được gọi là "tấm bảng Pioneer" bằng vàng. Nó đã được hai nhà vật lý thiên văn Carl Sagan và Frank Drake gắn vào tàu thăm dò Pioneer 10 vào năm 1972.

Một tấm bảng thứ hai, giống hệt tấm bảng đầu tiên đã được gắn trên tàu Pioneer 11 một năm sau đó. Những mảng này được khắc hình hai con người - một người đàn ông và một phụ nữ - kèm theo một "bản đồ" chỉ đường đến Hệ Mặt Trời của chúng ta bằng cách sử dụng 14 điểm mốc vũ trụ: những pulsar.

Pulsar là tàn tích của các sao neutron chết, chúng phát ra chùm bức xạ điện từ thông qua các cực của chúng. Khi chúng quay, những chùm tia này trông như thể chúng đang nhấp nháy giống như một ngọn hải đăng. Bởi vì các pulsa đại diện cho một điểm giống như máy đếm nhịp trong thiên hà, chúng cực kỳ hữu ích cho việc điều hướng, Berdyugina nói.

Nhà vật lý thiên văn Carl Sagan cầm tấm bảng Pioneer và vị trí nó được gắn trên tàu.

Trên thực tế, NASA cũng có kế hoạch sử dụng pulsar như một loại GPS vũ trụ cho các sứ mệnh đưa phi hành gia vào không gian sâu trong tương lai. Bằng cách đo những thay đổi nhỏ về sự xuất hiện của mỗi xung của 3 pulsar trở lên, một tàu vũ trụ có thể xác định vị trí của nó trong thiên hà.

Trở lại với tấm bảng Pioneer, mỗi pulsar được đánh dấu trên đó bằng những đường thẳng cho biết khoảng cách của nó với Trái Đất, cũng như một loạt các dấu mở để biểu thị tốc độ quay của nó.

Tuy nhiên, đặc điểm của pulsar là đẳng hướng, ánh đèn hải đăng này không thể được nhìn thấy từ mọi góc độ. Vì vậy, nếu một nền văn minh ngoài hành tinh nhặt được tấm bảng Pioneer và đọc nó như một bản đồ, "họ sẽ phải tìm ra những gì chúng ta nhìn thấy", Berdygina nói.

Khi thiết kế tấm bảng, Sagan và Drake đã dự tính rằng bất kỳ nền văn minh nào đủ tiên tiến để tìm thấy và bắt được thông điệp từ tàu thăm dò Pioneer, họ cũng sẽ có hiểu biết đủ sâu về pulsar để đọc được thông điệp từ nó.

Nhưng tấm bảng Pioneer không chỉ là một bức thư trong một cái chai - nó còn là một viên thuốc thời gian. Các dấu mở trên bản đồ pulsar cho biết tốc độ quay của mỗi pulsar từ góc quan sát ở Trái Đất năm 1972. Những pulsar kể từ đó đang quay chậm lại.

Trong vài trăm triệu năm nữa, một số pulsar có thể không còn quay nữa. Như Socas-Navarro đã chỉ ra, có thể mất nhiều thời gian hơn để một nền văn minh thông minh trong vũ trụ tìm thấy hai tàu thăm dò Pioneer, và tỷ lệ họ đi được theo tấm bản đồ đến Trái Đất sẽ còn thấp hơn nhiều.

Khi thiết kế tấm bảng, Sagan và Drake đã dự tính rằng bất kỳ nền văn minh nào đủ tiên tiến để tìm thấy và bắt được thông điệp từ tàu thăm dò Pioneer, họ cũng sẽ có hiểu biết đủ sâu về pulsar để đọc được thông điệp từ nó.

Vì vậy, trong khi có vô số cách các nhà khoa học đang sử dụng để chỉ đường cho người ngoài hành tinh đến Trái Đất, một yếu tố quan trọng khác trong cuộc tìm kiếm này là sự kiên nhẫn.

Chúng ta phải kiên nhẫn chờ đợi, nhiều khi phải cầu nguyện cả sự may mắn để thấy được vị khách đầu tiên tới với hành tinh của chúng ta. Và chúng ta cũng phải cầu nguyện đó sẽ là những người ngoài hành tinh thân thiện, không phải là một nền văn minh hiếu chiến.

Tham khảo Space