Dù bạn thích chạy nước rút, bơi, đi bộ, hay bò trườn từ nơi này đến nơi kia trên Trái Đất, bạn cũng được quyền tận hưởng góc nhìn cận cảnh trước vô khối điều đáng chú ý của hành tinh chúng ta. Có thể bạn sẽ thấy lớp vân đá vôi hồng trên vách hẻm núi, cảnh bọ rùa ăn rệp cây trên cuống hoa hồng, cảnh vỏ con sò biển từ dưới lớp cát thò lên. Tất cả việc bạn cần làm là nhìn.

Từ cửa sổ của chiếc máy bay phản lực đang cất cánh, những chi tiết trên bề mặt ấy nhanh chóng biến mất. Không còn món tráng miệng rệp cây. Không nghêu sò. Đạt đến độ cao để vi vu, khoảng 11 kilômét bên trên, thì đến việc nhận dạng đường sá cũng là một thử thách.

Các chi tiết tiếp tục mất dạng khi bạn vươn vào không gian. Từ cửa sổ Trạm vũ trụ quốc tế, trên quỹ đạo ở cao khoảng bốn trăm kilômét, bạn có thể thấy được nào là Paris, London, New York, và Los Angeles vào ban ngày, nhưng đấy cũng là bởi bạn đã biết qua vị trí của chúng trong tiết học địa lý. Vào ban đêm, cảnh quan đô thị dàn trải của chúng phát ra ánh sáng rõ rệt. Ban ngày, trái với hiểu biết thông thường, bạn hẳn sẽ không thấy Đại kim tự tháp Giza, và chắc chắn bạn không thể nào thấy nổi Vạn lý Trường thành của Trung Quốc. Một phần nguyên do khó nhận dạng là bởi nó được làm từ đất và đá của phong cảnh xung quanh. Và mặc dù Vạn lý Trường thành dài hàng nghìn cây số, nó chỉ rộng khoảng sáu mét - hẹp hơn nhiều so với đường cao tốc liên bang Hoa Kỳ mà bạn gần như không thấy nổi từ trên một máy bay xuyên lục địa.

Trên quỹ đạo, với đôi mắt không cần thiết bị hỗ trợ, bạn có lẽ sẽ thấy những cột khói bốc lên từ vụ cháy giếng dầu ở Kuwait vào cuối cuộc chiến tranh vùng vịnh Ba Tư năm 1991 và hai tòa tháp đôi bị bốc cháy của Trung tâm Thương mại Thế giới vào ngày 11 tháng Chín năm 2001. Bạn cũng sẽ nhận thấy đường biên xanh-nâu giữa các dải đất ẩm mát và đất khô cằn. Ngoài danh sách ngắn gọn đó ra thì chẳng còn bao nhiêu thứ do con người làm ra mà ta có thể xác định được từ độ cao hàng trăm cây số trên bầu trời. Dẫu vậy, bạn vẫn có thể nhìn thấy muôn vàn cảnh tượng thiên nhiên, bao gồm các cơn bão nhiệt đới trên vịnh Mexico, băng nổi trên Bắc Đại Tây Dương, và núi lửa phun trào bất kể là ở nơi đâu.

Từ Mặt Trăng, cách ta gần bốn trăm ngàn kilômét, New York, Paris và các thành thị tráng lệ khác trên Trái Đít sẽ chẳng hiện ra, dù chỉ như một cái chấm nhấp nháy. Nhưng từ điếm nhìn trên Mặt Trăng, bạn vẫn có thể dõi theo các [1] chủ đạo của thời tiết dịch chuyển trên hành tinh. Từ Sao Hỏa, lúc nó đến gần Trái Đất nhất, cách Trái Đất đâu đó trong khoảng năm mươi sáu triệu kilômét, những dãy núi đồ sộ phủ tuyết và rìa lục địa trên Trái Đất có thể được nhìn thấy qua một kính viễn vọng loại lớn đặt tại sân sau nhà. Nếu ta du hành đến tận Sao Hải Vương, cách xa bốn tỉ rưỡi kilômét - nhưng chỉ gần như ngay bên kia khu phố nếu xét trên thang đo vũ trụ - thì cả đến Mặt Trời cũng mờ nhạt tới thảm thương, giờ đây nó chỉ chiếm một phần nghìn so với diện tích được nhìn thấy từ Trái Đất trên bầu trời ban ngày. Còn Trái Đất thì sao? Nó là một đốm nhỏ còn chẳng sáng bằng một ngôi sao mờ nhạt, hoàn toàn bị mất hút trong ánh sáng lóe ra từ Mặt Trời.

Một bức ảnh trứ danh do tàu Voyager 1 chụp năm 1990 ngay ngoài quỹ đạo Sao Hải Vương đã cho thấy Trái Đất trông tầm thường đến dường nào khi nhìn từ không gian sâu thẳm: “chấm nhỏ xanh mờ”, nhà vật lý thiên văn người Mỹ Carl Sagan gọi nó như vậy. Mà đấy là còn dễ tính lắm. Nếu không có chú thích đi kèm, có khi bạn chẳng biết nổi là nó có ở đấy.

Sẽ ra sao nếu sinh vật ngoài hành tinh não to nào đó nơi vũ trụ xa xăm dùng cơ quan thị giác siêu phàm bẩm sinh của họ để soi quét bầu trời, cộng thêm trợ lực từ các dụng cụ quang học tối tân ngoài hành tinh? Họ có thể thăm dò được những đặc điểm khả kiến nào của hành tinh Trái Đất?

Màu xanh sẽ là điểm đầu tiên và trên hết. Nước bao phủ hơn hai phần ba bề mặt Trái Đất; riêng Thái Bình Dương thôi đã phủ gần trọn một mặt của hành tinh. Sinh vật nào có đầy đủ dụng cụ và chuyên môn để phát hiện màu sắc hành tinh của chúng ta chắc chắn sẽ suy ra sự hiện diện của nước, phân tử dồi dào thứ ba trong vũ trụ.

Nếu độ phân giải của thiết bị đủ cao, giống sinh vật ngoài hành tinh hẳn còn thấy nhiều hơn là chỉ một chấm nhỏ xanh mờ. Họ sẽ thấy cả đường bờ biển rắc rối, càng cho biết rõ ràng hơn rằng nước ở dạng lỏng. Và người ngoài hành tinh thông minh chắc chắn sẽ biết rằng nếu một hành tinh có nước dạng lỏng, thì nhiệt độ và áp suất khí quyển của hành tinh ấy sẽ rơi vào một phạm vi được định rõ.

Chỏm băng vùng cực đặc biệt của Trái Đất, mở rộng và co rút tùy theo sự biến đổi nhiệt độ theo mùa, có thể được nhìn thấy qua ánh sáng khả kiến. Chu kỳ tự quay quanh trục trong hai mươi bốn giờ của hành tinh chúng ta cũng nhìn thấy được, bởi những đại lục dễ nhận dạng sẽ quay trở lại tầm nhìn vào những khoảng thời gian dự tính được. Sinh vật ngoài hành tinh sẽ còn thấy các hệ thống thời tiết lớn cứ đến rồi đi; khi nghiên cứu kỹ, họ sẽ dễ dàng phân biệt đặc điểm liên quan đến mây trong khí quyển với đặc điểm liên quan đến bề mặt của bản thân Trái Đất.

Đến lúc kiểm định thực tế một chút. Ngoại hành tinh gần nhất - hành tinh gần nhất quay quanh ngôi sao không phải là Mặt Trời - có thể được tìm thấy trong hệ sao Alpha Centauri lân cận, cách chúng ta khoảng bốn năm ánh sáng. Hầu hết các ngoại hành tinh ta biết đều nằm xa ta trong quãng từ hàng chục cho tới hàng trăm năm ánh sáng. Độ sáng của Trái Đất ít hơn một phần tỉ lần Mặt Trời và hành tinh chúng ta lân cận với Mặt Trời, gây khó khăn cho bất kỳ ai muốn nhìn Trái Đất trực tiếp bằng một kính viễn vọng quang học. Thế nên giả dụ sinh vật ngoài hành tinh đã tìm thấy chúng ta, khả năng cao họ đang tìm kiếm bằng những bước sóng khác với ánh sáng khả kiến, ví dụ hồng ngoại, lúc ấy độ sáng của chúng ta trong tương quan với Mặt Trời khá hơn một chút so với dưới ánh sáng khả kiến - hoặc là các kỹ sư của họ đang áp dụng thêm chiến lược nào đó hoàn toàn khác.

Có lẽ họ đang làm điều mà một số kẻ săn lùng hành tinh phe ta thường làm: theo dõi các sao xem liệu chúng có rung lắc đều đặn theo nhịp hay không. Cú rung lắc định kỳ của ngôi sao tiết lộ rằng tồn tại một hành tinh quay quanh nó mà có lẽ quá mờ nên không thể nhìn thấy trực tiếp. Trái với hoài nghi thông thường, một hành tinh không quay quanh ngôi sao chủ của nó; cả hành tinh và ngôi sao chủ đều quay quanh một tâm chung của khối lượng. Hành tinh càng nặng, phản hồi của sao càng phải lớn, và cú rung lắc sẽ càng đáng kể khi bạn phân tích ánh sáng của ngôi sao. Thật không may cho những sinh vật ngoài kia đang săn lùng hành tinh, hành tinh Trái Đất lại nhỏ bé yếu ớt, nên ngôi sao Mặt Trời hầu như chẳng nhúc nhích gì, điều này càng thách thức các kỹ sư ngoài hành tinh hơn.

Kính viễn vọng Kepler của NASA, được thiết kế và tinh chỉnh nhằm phát hiện những hành tinh giống Trái Đất xung quanh ngôi sao giống Mặt Trời, lại viện đến một phương pháp dò tìm khác nữa, bổ sung đáng kể vào danh mục ngoại hành tinh. Kepler tìm kiếm những ngôi sao có mức sáng tổng thể bị giảm một chút, theo nhịp độ đều đặn. Trong các trường hợp này, đường thẳng tầm nhìn của Kepler vừa đúng để thấy ngôi sao mờ đi, mờ bớt chỉ một tỉ lệ là một phân số bé tí, do một trong những hành tinh của nó băng thẳng qua trước mặt ngôi sao chủ. Bằng phương pháp này, bạn không thể nhìn thấy chính hành tinh ấy. Bạn thậm chí không thể thấy đặc điểm trên bề mặt ngôi sao. Kepler đơn giản chỉ truy ra những thay đổi trong ánh sáng tổng thể của ngôi sao, nhưng đã bổ sung được hàng nghìn ngoại hành tinh vào danh mục, bao gồm hàng trăm hệ sao đa hành tinh. Từ các dữ liệu này, bạn còn có thể biết được kích cỡ của ngoại hành tinh, chu kỳ quay trên quỹ đạo, và quỹ đạo của nó cách ngôi sao chủ bao xa. Rồi bạn có thể dùng kiến thức suy ra khối lượng của hanh tinh ấy.

Trong trường hợp bạn thắc mắc: khi Trái Đất đi ngang qua trước Mặt Trời - điều này luôn diễn ra đối với một đường thẳng tầm nhìn nào đó trong thiên hà - trong thoáng chốc chúng ta làm ánh sáng tổng thể từ Mặt Trời mờ đi 1/10.000 mức sáng bình thường của nó. Như thế cũng được. Bọn họ sẽ phát hiện rằng Trái Đất có tồn tại, nhưng họ không biết được chút gì về những điều đang diễn ra trên bề mặt Trái Đất.

Sóng vô tuyến và vi sóng có thể có hiệu quả. Biết đâu các sinh vật ngoài hành tinh muốn nghe lén chúng ta, họ cũng sở hữu một thứ kiểu như đài quan trắc Arecibo ở Puerto Rico, nơi đặt kính viễn vọng vô tuyến một chảo thu lớn nhất Trái Đất - bạn có thể nhìn thấy nó trong những thước phim ngoại cảnh đoạn đầu bộ phim Contact năm 1997. Nếu bọn họ có, và nếu họ cũng chỉnh đến tần số phù hợp, ắt hẳn họ sẽ phát hiện Trái Đất - hay đúng hơn, họ sẽ phát hiện nền văn minh hiện đại của chúng ta - một trong những nguồn sóng vô tuyến chói lọi nhất trên bầu trời. Thử xét mọi thứ phát ra sóng vô tuyến và vi sóng mà ta có: không chỉ radio truyền thống, mà còn máy truyền hình, điện thoại di động, lò vi sóng, thiết bị đóng mở cửa ga-ra, thiết bị mở khóa cửa ô tô, rađa thương mại, rađa quân sự, và vệ tinh liên lạc. Chúng ta rực sáng ở phần sóng tần số dài - bằng chứng ngoạn mục cho thấy có điều bất thường đang diễn ra tại đây, vì ở trạng thái tự nhiên, các hành tinh đất đá nhỏ hầu như không phát chút sóng vô tuyến nào.

Thế nên nếu những kẻ nghe lén ngoài hành tinh hướng kính viễn vọng vô tuyến phiên bản của riêng họ về hướng chúng ta, họ có thể suy ra rằng hành tinh chúng ta nắm giữ được công nghệ. Dù vậy, một điểm phức tạp hóa vấn đề: còn có những cách diễn giải khác. Biết đâu họ không thể phân biệt giữa tín hiệu của Trái Đất với tín hiệu của các hành tinh lớn hơn trong hệ Mặt Trời của chúng ta, tất cả đều là những nguồn sóng vô tuyến quy mô, nhất là Sao Mộc. Biết đâu họ tưởng ta là một loại hành tinh mới kỳ khôi, dày đặc sóng vô tuyến. Biết đâu họ không thể phân biệt giữa sóng vô tuyến phát ra từ Trái Đất so với từ Mặt Trời, khiến họ kết luận rằng Mặt Trời là một loại sao mới kỳ khôi, dày đặc sóng vô tuyến.

Các nhà vật lý thiên văn tại đây trên Trái Đất này, ở Đại học Cambridge nước Anh cũng từng lúng túng vì vấn đề tương tự hồi năm 1967. Trong lúc khảo sát bầu trời bằng kính viễn vọng vô tuyến để tìm kiếm bất kỳ nguồn sóng vô tuyến mạnh nào, Antony Hewish và nhóm của ông đã phát hiện ra một thứ cực kỳ quái lạ: một vật thể phát xung theo nhịp độ chính xác, lập đi lặp lại, xấp xỉ hơn một giây. Jocelyn Bell, học viên sau đại học của Hewish lúc bấy giờ, là người đâu tiên nhận ra.

Chẳng mấy chốc các đồng nghiệp của Bell xác minh rằng loạt xung đến từ một khoảng cách rất đỗi xa xôi. Khó lòng cưỡng lại ý nghĩ rằng đây là một tín hiệu kỹ thuật - rằng một nền văn hóa khác đang chiếu tia sáng để đánh tín hiệu làm bằng chứng về lối sinh hoạt của nó xuyên qua không gian. Như lời Bell kể lại, “Chúng tôi không có chứng cứ chứng minh đấy là sự bức xạ sóng vô tuyến hoàn toàn tự nhiên… Lúc đấy, tôi cố gắng lấy bằng tiến sĩ nhờ vào kỹ thuật mới, để mai kia một số kha khá những người xanh nhỏ xíu nào đó phải chọn đúng ăngten và tần số của tôi nếu muốn liên lạc với chúng ta.”[2] Tuy vậy, vài ngày sau cô phát hiện ra những tín hiệu cũng lặp lại đến từ những nơi khác trong dải Ngân Hà của chúng ta. Bell và các đồng sự hiểu ra rằng họ đã phát hiện một loại vật thể vũ trụ mới - một ngôi sao cấu tạo hoàn toàn bằng các neutron, ngôi sao này phát xung sóng vô tuyến theo mỗi chu kỳ nó tự quay quanh trục. Hewish và Bell theo đó mà đặt cho chúng cái tên “sao xung” (pulsar).

Hóa ra, bắt sóng vô tuyến không phải là cách duy nhất để tò mò tọc mạch. Ngoài ra còn có hóa học vũ trụ (cosmochemistry). Phân tích hóa học cho bầu khí quyển của hành tinh đã trở thành một lĩnh vực sôi động của vật lý thiên văn hiện đại. Như bạn có thể đoán, hóa học vũ trụ dựa vào quang phổ học - công việc phân tích ánh sáng bằng quang phổ kế. Bằng cách khai thác các công cụ và phương thức của nhà quang phổ học, những chuyên gia hóa học vũ trụ có thể suy ra liệu sự sống có hiện diện trên ngoại hành tinh hay không, bất kể sự sống ấy là kiểu có tri giác, có trí tuệ hay có công nghệ.

Phương pháp này hiệu quả bởi mỗi nguyên tố, mỗi phân tử - bất kể nó tồn tại ở đâu trong vũ trụ - đều hấp thụ, phát xạ, phản xạ và tán xạ ánh sáng theo một cách độc nhất. Cho ánh sáng ấy đi qua quang phổ kế thì bạn sẽ tìm thấy các đặc điểm đáng đuợc gọi là vân tay hóa học. Dấu vân tay hiện rõ nhất thuộc về các chất hóa học nhạy nhất dưới áp suất và nhiệt độ của môi trường của chúng. Bầu khí quyển hành tinh đầy rẫy những đặc điểm như thế. Và nếu hành tinh tràn trề động thực vật thì khí quyển của nó sẽ chất chứa đầy dấu ấn sinh học - bằng chứng quang phổ cho sự sống. Dù mang gốc sinh vật (do bất kỳ dạng sống nào sinh ra), gốc nhân tạo (do loài Homo sapiens rải rác khắp nơi gây ra), hay gốc công nghệ (chỉ do công nghệ gây ra), thì bằng chứng hùng hồn này cũng khó lòng bị khuất lấp.

Trừ phi tình cờ được sinh ra với những bộ cảm biến quang phổ gắn trong mình, các sinh vật ngoài hành tinh thích soi mói không gian sẽ cần phải dựng một quang phổ kế để đọc dấu vân tay của chúng ta. Nhưng trên hết, Trái Đất phải băng qua phía trước Mặt Trời (hay một nguồn sáng nào khác), tạo cơ hội cho ánh sáng chiếu qua khí quyển của chúng ta và thắng tiến về phía những sinh vật ngoài hành tinh. Bằng cách ấy, các chất hóa học trong khí quyển Trái Đất mới có thể tương tác với ánh sáng, để lại dấu ấn cho tất cả cùng thấy.

Một số phân tử - amôniắc, cácbon điôxít, nước - có mặt dồi dào trong vũ trụ, dù cho sự sống có hiện diện hay không. Nhưng các phân tử khác thì lại sinh sôi nảy nở đặc biệt khi đích thân sự sống có hiện diện.

Một dấu ấn sinh học dễ dàng phát hiện là mức độ phân tử mêtan duy trì liên tục trên Trái Đất, hai phần ba trong đó sản sinh do các hoạt động liên quan tới con người như sản xuất dầu làm nhiên liệu, canh tác lúa, nước thải, và chất thải từ gia súc gia cầm. Những nguồn tự nhiên, chiếm một phần ba còn lại, bao gồm đất ngập nước và chất thải từ loài mối. Trong khi đó, ở những nơi mà oxy tự do còn hiếm hoi, mêtan không phải lúc nào cũng cần sự sống mới hình thành được. Ngay vào thời điểm này, các nhà sinh học vũ trụ còn đang tranh cãi về nguồn gốc chính xác của lượng vết mêtan trên mặt trăng Titan của Sao Thổ, nơi mà chắc chắn không hề có trâu bò hay mối mọt sinh sống.

Nếu sinh vật ngoài hành tinh theo dõi mặt ban đêm [hành tinh] chúng ta khi ta quay quanh sao chủ, họ có thể nhận thấy lượng natri vọt lên do đèn đường nhiều nơi được bật lên vào lúc trời nhá nhem tối ở những vùng nội đô và ngoại ô của đô thị. Dấu hiệu rành rành nhất, tuy vậy, vẫn là khí oxy trôi nổi tự do, cấu thành trọn một phần năm bầu khí quyển của chúng ta.

Ôxy - nguyên tố dồi dào thứ ba trong vũ trụ sau hydro và hêli - có hoạt tính hóa học cao và đã sẵn liên kết với nguyên tử của hyđrô, cácbon, nitơ, silic, lưu huỳnh, sắt, vân vân. Do đó, để oxy có thể tồn tại trong trạng thái bền vững, phải có thứ gì đó giải phóng nó cũng nhanh bằng tốc độ nó được tiêu thụ. Tại đây trên Trái Đất, sự giải phóng ôxy có thể quy về nguyên do sự sống. Quang hợp, hoạt động của thực vật và nhiều vi khuẩn, tạo ra oxy tự do trong đại dương và bầu không khí. Ôxy tự do, đến lượt nó, lại cho phép sự tồn tại của các sinh vật trao đổi khí ôxy, bao gồm chúng ta và hầu như toàn bộ các loài khác trong giới động vật.

Người trái đất chúng ta thừa biết sự quan trọng của dấu vân tay hóa học đặc trưng của Trái Đất. Nhưng sinh vật ngoài hành tinh ở trời xa tìm đến sẽ cần diễn giải các phát hiện và kiểm định các giả định của họ. Sự xuất hiện theo chu kỳ của natri có nhất thiết phải mang gốc công nghệ - do một tác nhân có trí thông minh biết kiểm soát công nghệ gây ra? Ôxy tự do chắc chắn là mang gốc sinh học - do sự sống tạo ra. Còn mêtan thì sao? Nó cũng không bền về hóa học, và đúng là một số mêtan có gốc nhân tạo - do con người tạo ra - nhưng như ta đã thấy, mêtan còn có những tác nhân phi sinh vật chi phối nó nữa.

Nếu sinh vật ngoài hành tinh quyết định rằng đặc điểm hóa học của Trái Đất là bằng chứng chắc chắn cho sự sống, biết đâu họ sẽ thắc mắc liệu sự sống này có trí tuệ hay không. Không chừng sinh vật ngoài hành tinh giao tiếp với nhau, và có lẽ họ đoán phỏng rằng các dạng sống thông minh khác cũng giao tiếp. Biết đâu đó là khi họ quyết định dùng kính viễn vọng vô tuyến của họ nghe lén Trái Đất, để xem các cư dân ở đây đã thông thạo vùng nào trong phổ điện từ. Thế nên, dù cho sinh vật ngoài hành tinh có thăm dò bằng hóa học hay sóng vô tuyến, họ cũng có thể đi đến cùng một kết luận: hành tinh nào có công nghệ tân tiến hẳn phải có dạng sống thông minh cư trú, đó là những kẻ đang bận rộn khám phá cách thức hoạt động của vũ trụ và cách thức áp dụng quy luật của vũ trụ cho lợi ích cá nhân và cộng đồng.

Xem xét kỹ hơn vân tay khí quyển của Trái Đất, dấu ấn sinh học của con người còn bao gồm axít lưu huỳnh, cácboníc và nitric, cùng các thành phần khói bụi từ việc đốt nhiên liệu hóa thạch. Nếu các sinh vật ngoài hành tinh tò mò kia tình cờ phát triển vượt bậc hơn ta về xã hội, văn hóa và công nghệ, thì họ chắc chắn sẽ diễn giải các dấu ấn sinh học này là bằng chứng chắc ăn nhất cho việc thiếu vắng sự sống thông minh trên Trái Đất.

Ngoại hành tinh đầu tiên được phát hiện vào năm 1995, và vào thời điểm cuốn sách này được viết, con số tổng cộng đã vươn lên đến bốn nghìn, hầu hết được tìm thấy ở một vùng nhỏ quanh hệ Mặt Trời, xét trong tương quan với kích cỡ của Ngân Hà. Thế nên còn xuất hiện nhiều nơi nữa có ngoại hành tinh như thế. Dù gì, thiên hà của chúng ta chứa đựng đến hơn một trăm tỉ ngôi sao, và vũ trụ mà ta biết chứa đựng đâu đó trong khoảng một trăm tỉ thiên hà.

Cuộc tìm kiếm sự sống trong vũ trụ của ta cuốn theo phương cách tìm kiếm ngoại hành tinh, một vài trong số đó tương đồng với Trái Đất - không giống đến từng chi tiết, dĩ nhiên, nhưng thuộc tính chung thì giống. Những áng chừng gần đây nhất, trích xuất từ các danh mục hiện hành, gợi ý rằng có đến bốn mươi tỉ hành tinh giống với Trái Đất chỉ tính riêng trong Ngân Hà. Đó là những hành tinh mà con cháu chúng ta có thể một ngày nào đó sẽ muốn ghé thăm, theo ý thích, nếu không phải là bị bắt buộc.

[1] Front là thuật ngữ khí tượng học dùng để chỉ ranh giới giữa các khối không khí khác nhau. (ND)

[2] Jocelyn Bell, Tạp chí của Học viện Khoa học New York, số 302 (1997): 685.