Chúng ta đang bước vào thời điểm chuyển giao không chỉ là một năm mới mà còn là một thập niên mới. Hãy cùng điểm lại những phát hiện khoa học quan trọng nhất trong 10 năm qua.
Thập niên 2010 đang sắp khép lại để nhường chỗ cho một thập niên khác mới đến. 10 năm vừa qua chứng kiến đầy rẫy những khám phá mới mang tính đột phá hoặc tìm ra những kiến thức mới chưa từng có trong lịch sử. Những tiến bộ này hoặc gần gũi ngay trên cơ thể người, hoặc xa xôi đến tận rìa cùng của vũ trụ.
Điểm qua các phát kiến trong thập kỷ vừa rồi, ta dễ dàng thấy được xu hướng các nhóm nghiên cứu lớn đến quy mô hàng ngàn người đang tăng dần so với các nhóm nghiên cứu chỉ vài thành viên vào trước kia. Các nhóm này không chỉ là đồng nghiệp tại một nơi công tác, mà còn kết hợp với nhau ở khắp nơi trên toàn cầu.
10 năm với vô số những hiểu biết mới, dù không đóng góp vào tiến trình phát triển chung của khoa học cũng giúp chúng ta thay đổi suy nghĩ về một vấn đề. Việc lựa chọn ra những phát hiện tiêu biểu nhất thập kỷ vì thế cũng không hề dễ dàng. Dưới đây là danh sách những khám phá tuyệt vời được ban biên tập National Geographic bầu chọn.
9. Thay đổi hoàn toàn góc nhìn về vũ trụ
Thập niên 2010 chứng kiến nhiều quan sát vũ trụ quan trọng, đã cách mạng hóa cách chúng ta nghiên cứu vũ trụ.
Năm 2013, Cơ quan Vũ trụ Châu Âu đã phóng tàu vũ trụ Gaia để thu thập dữ liệu và đo khoảng cách hơn một tỷ ngôi sao trong Ngân Hà cũng như dữ liệu vận tốc của hơn 150 triệu ngôi sao. Bộ dữ liệu đã giúp các nhà khoa học tạo ra một bản đồ 3D hoàn chỉnh về thiên hà của chúng ta, mang lại một cái nhìn chưa từng thấy về cách các thiên hà hình thành và thay đổi theo thời gian.
Kính thiên văn Chân trời Sự kiện là một kính quan sát đặt trên mặt đất đã lần đầu tiên chụp được hình ảnh thực tế của một hố đen tại trung tâm thiên hà M87 - một thiên hà khổng lồ thuộc cụm thiên hà Virgo. (Ảnh: EHT).
Năm 2018, các nhà khoa học đã công bố những số liệu được vệ tinh Planck đo đạc về thuở bình minh của vũ trụ, trong đó có chứa nhiều manh mối quan trọng về các thành phần cấu tạo nên vũ trụ, cấu trúc và tốc độ giãn nở của nó. Những con số nhận được gây bối gối bởi tốc độ giãn nở mới khác hẳn so với số liệu đã biết trước đó, một “cuộc khủng hoảng vũ trụ học” đã bắt đầu và vật lý tiếp tục phải giải thích.
Cũng trong năm 2018, Kính khảo sát Năng lượng tối đã bắt đầu cho ra mắt những dữ liệu quan sát đầu tiên, giúp con người ngày càng hiểu biết rõ hơn về những mảnh chắp vá bí ẩn này của vũ trụ. Và vào tháng 4 năm 2019, các nhà khoa học sử dụng Kính thiên văn Chân trời Sự kiện đã hé lộ hình ảnh thực tế đầu tiên về một lỗ đen siêu khổng lồ ở trung tâm của thiên hà M87.
10. Lần đầu tiên chạm đến những vì sao
Các nhà sử học trong tương lai có thể nhìn lại những năm 2010 như một thập kỷ mà chúng ta chạm đến không gian liên sao: Lần đầu tiên, tàu vũ trụ của con người đã đâm xuyên bức màn ngăn giữa vùng ảnh hưởng của Mặt Trời và không gian chung của các vì sao ở bên ngoài. Nói dễ hiểu, ta đã vượt ra khỏi Hệ Mặt Trời một cách vật lý.
Đồ họa cho thấy hai con tàu Voyager 1 và 2 đang rời khỏi nhật quyển của Mặt Trời và vùng ảnh hưởng của Hệ Mặt Trời. (Đồ họa: NASA).
Tháng 8 năm 2012, tàu thăm dò Voyager 1 của NASA đã vượt qua ranh giới ngoài cùng của nhật quyển - một bong bóng khổng lồ chứa các hạt tích điện phát ra từ Mặt Trời và bao bọc cả Hệ Mặt Trời ở bên trong. Voyager 2 tiếp tục nối bước người anh em song sinh của mình vào tháng 11 năm 2018 và thu được những dữ liệu mang tính đột phá trên đường đi.
Nhưng hóa ra, con đường đến vùng liên sao là con đường hai chiều. Vào tháng 10 năm 2017, các nhà thiên văn học đã tìm thấy ‘Oumuamua, vật thể đầu tiên hình thành trong một hệ sao khác và đi vào Hệ Mặt Trời của chúng ta. Tháng 8 năm 2019, nhà thiên văn học nghiệp dư Gennady Borisov đã tìm thấy vật thể thứ hai như vậy là một sao chổi hoạt động mạnh mẽ hiện mang tên ông.
11. Những bức họa vách đá thời tiền sử
Trong 10 năm qua, những cuộc khai quật từ khắp nơi trên thế giới đã củng cố kiến thức của chúng ta về các tác phẩm nghệ thuật (hay ít nhất là những nét vẽ nguệch ngoạc) thời cổ đại, chúng hóa ra rất phổ biến trên toàn cầu và có tuổi đời lâu hơn ta từng biết.
Vào năm 2014, các nhà nghiên cứu đã phát hiện rằng những vật dụng cứng dùng để khắc lên đá và một bức tranh vẽ thú vật ở hang động Maros, đảo Sulawesi (Indonesia) có niên đại ít nhất 39.000 năm, khiến chúng có tuổi đời ngang những bức tranh hang động cổ xưa nhất ở Châu Âu.
Sau đó vào năm 2018, các nhà nghiên cứu đã công bố phát hiện về các tác phẩm nghệ thuật ở hang động ở Borneo (Indonesia), chúng đã hình thành từ khoảng 40.000 năm đến 52.000 năm trước, càng đẩy lùi dấu thời gian của các bức tranh vách đá. Cuối cùng, một phát hiện khác vào năm 2018 ở Nam Phi cho thấy một mặt đá có khắc tranh được thực hiện ra cách đây khoảng 73.000 năm và hiện tại nó là bức tranh vẽ lâu đời nhất thế giới.
Một người đang thực hiện phép đo vòng đá bên trong hang động Bruniquel ở Pháp, nơi có thể từng là chỗ ở của người Neanderthal.
Những tác phẩm này cũng dấy lên tranh cãi về kỹ năng nghệ thuật của người Neanderthal. Năm 2018, các nhà nghiên cứu đã hé lộ các sắc tố tìm thấy trên vỏ sò biển đục lỗ ở Tây Ban Nha có niên đại 115.000 năm, ta biết chỉ có người Neanderthal sống ở Châu Âu. Cùng năm đó, một nghiên cứu khác cho rằng một số bức tranh hang động của người cổ đại ở Tây Ban Nha đã 65.000 năm tuổi.
Trước đó vào năm 2016, những bức tranh có tuổi đời 176.000 năm cũng được tìm thấy ở Pháp. Nhiều chuyên gia về tranh hang động đã mổ xẻ và tranh luận về các phát hiện này, nếu kết quả tìm kiếm là chính xác và không phải do thú rừng vô tình vẽ ra, nó có thể là bằng chứng đầu tiên về các bức tranh hang động của người Neanderthal.
12. Những cuộc đại khai phá Hệ Mặt trời
Vào tháng 7 năm 2015, tàu thăm dò New Horizons của NASA đã hoàn thành sứ mệnh kéo dài hàng thập kỷ để đến được thế giới băng giá Sao Diêm Vương, gửi về Trái Đất những hình ảnh đầu tiên về bề mặt cùng nhiều chi tiết của hành tinh lùn này.
Vào ngày đầu tiên của năm 2019, New Horizons đã tiếp tục bay xa hơn nữa để chụp lại những bức ảnh đầu tiên về Arrokoth hay tên gọi khác là Ultima Thule, nó là một trong những vật thể nguyên thủy nhất còn giữ được trọn vẹn tính chất từ ngày đầu hình thành Hệ Mặt Trời cho đến nay.
Hình ảnh đầu tiên về sao Diêm Vương được chụp bởi tàu vũ trụ New Horizons vào năm 2015. (Ảnh: NASA).
Gần hơn một chút, tàu vũ trụ Dawn của NASA đã đến Vesta, vật thể lớn thứ hai trong vành đai tiểu hành tinh vào năm 2011. Sau khi lập bản đồ hành tinh lùn này, Dawn đã tiếp tục bay đến quỹ đạo của hành tinh lùn Ceres là vật thể lớn nhất của vành đai tiểu hành tinh rồi trở thành sứ mệnh đầu tiên từng quay quanh một hành tinh lùn và quay quanh hai thiên thể ngoài Trái Đất.
Gần cuối thập kỷ, OSIRIS-REx của NASA và Hayabusa2 của JAXA đã đến tiểu hành tinh Bennu và Ryugu với mục tiêu thu thập và gửi các mẩu đất đá thu thập được về Trái Đất.
13. Lần đầu tiên phát hiện "hạt của chúa"
Làm thế nào để vật chất có khối lượng? Trong thập niên 1960 và 1970, các nhà vật lý bao gồm Peter Higgs và François Englert đã đề xuất một phương pháp để giải thích điều này dưới dạng trường năng lượng vốn bao phủ khắp vũ trụ, bây giờ được gọi là trường Higgs.
Minh họa cảnh các hạt Higgs phun trào sau một vụ va chạm giữa các proton. (Đồ họa: Moonrunner Design).
Lĩnh vực này khi được lý thuyết hóa cũng đi kèm với các hạt cơ bản liên quan đến nó, ngày nay tại gọi đó là hạt Higgs, nhưng chúng chỉ là lý thuyết vì con người vẫn chưa tìm ra được hạt này trong thực tế. Tháng 7 năm 2012 đánh dấu sự chấm dứt của sự vô định khi hai nhóm nghiên cứu ở CERN tuyên bố phát hiện ra hạt Higgs.
Phát hiện này gây chấn động trên toàn thế giới, nó điền vào phần còn thiếu cuối cùng của Mô hình Chuẩn, đây là lý thuyết mô tả 3 trong 4 lực cơ bản của vật lý và nói về tất cả các hạt cơ bản đã biết. Mặc dù lý thuyết này vẫn chưa thật sự hoàn chỉnh, nhưng hạt Higgs đã lấp đầy một phần quan trọng giúp ta thêm củng cố hơn về chúng.
14. Phát hiện và tái phát hiện nhiều loài sinh vật
Các nhà sinh học ngày nay đang xác định các loài mới với tốc độ nhanh chóng mặt, trung bình họ đặt tên cho 18.000 loài mới mỗi năm. Trong thập kỷ qua, lần đầu tiên các nhà khoa học đã mô tả một số loài động vật có vú đầy sức lôi cuốn, chẳng hạn như khỉ mũi hếch Myanmar, chuột khổng lồ Vangunu và Olinguito là loài thú ăn thịt được phát hiện lần đầu tiên ở bán cầu Tây kể từ cuối những năm 1970.
Sao la Việt Nam. (Ảnh: William Robichaud).
Các nhóm, chi, của các loài động vật khác cũng mở rộng ra khi giới khoa học mô tả những con cá mới phát hiện to bằng bàn tay, những con ếch nhỏ hơn một đồng xu, một con kỳ giông khổng lồ ở Florida và nhiều loài khác. Ngoài ra, Sao La Việt Nam và Ili Pika Trung Quốc là các loài đã được phát hiện lại sau rất nhiều năm mất tích.
Nhưng cùng với nhiều phát hiện này, các nhà khoa học đã tính được tỷ lệ theo cấp số nhân của sự tuyệt chủng. Năm 2019, giới khoa học cảnh báo một phần tư các nhóm thực vật và động vật đang bị đe dọa tuyệt chủng, tức là có tới một triệu loài từng được biết và chưa biết đến hiện đang có nguy cơ bị biến mất hoàn toàn.
15. Bắt đầu kỷ nguyên không gian mới
Thập kỷ qua là giai đoạn chuyển tiếp quan trọng đối với ngành thăm dò vũ trụ. Việc tiếp cận quỹ đạo thấp của Trái Đất đã trở nên quá đỗi bình thường, giờ đây nó đã trở thành một mối làm ăn cho các doanh nghiệp không gian trên toàn cầu và họ đã thương mại hóa ngành này để sớm biến thành du lịch không gian.
Năm 2011, Trung Quốc đã phóng phòng thí nghiệm không gian đầu tiên là Thiên Cung 1 lên quỹ đạo. Vào năm 2014, sứ mệnh tàu thăm dò quỹ đạo Sao Hỏa của Ấn Độ cũng đã đến hành tinh đỏ, khiến Ấn Độ trở thành quốc gia đầu tiên từng gửi tàu đến Sao Hỏa thành công ngay trong lần phóng đi đầu tiên.
Phi hành gia Jessica Meir (trái) và Christina Koch của NASA trong khoang của Trạm Không gian Quốc tế đang thực hiện một sứ mệnh không gian toàn nữ đầu tiên. (Ảnh: NASA).
Năm 2019, tổ chức phi lợi nhuận SpaceIL của Israel đã nỗ lực để hạ cánh một con tàu lên Mặt Trăng để trở thành sứ mệnh đầu tiên do tư nhân thực hiện làm được điều này. Cùng năm, tàu Thường Nga 4 của Trung Quốc cũng đổ bộ thành công lên Mặt Trăng.
Lực lượng phi hành gia toàn cầu cũng trở nên đa dạng hơn: Tim Peake trở thành phi hành gia chuyên nghiệp đầu tiên của Anh, Aidyn Aimbetov trở thành nhà du hành vũ trụ người Kazakhstan hậu Xô Viết đầu tiên, và Các tiểu vương quốc Ả Rập thống nhất cùng Đan Mạch cũng đã gửi phi hành gia đầu tiên của mình lên vũ trụ. Hơn thế nữa, các phi hành gia Jessica Meir và Christina Koch của NASA đã thực hiện sứ mệnh không gian toàn nữ đầu tiên.
Tại Mỹ, sau khi tàu con thoi cuối cùng được phóng lên vào năm 2011, các công ty tư nhân đã tìm cách để lấp đầy khoảng trống này. Năm 2012, SpaceX đã triển khai sứ mệnh tiếp tế thương mại đầu tiên cho Trạm Không gian Quốc tế (ISS). Năm 2015, Blue Origin và SpaceX đã trở thành những công ty đầu tiên phóng thành công tên lửa có thể tái sử dụng lên vũ trụ và sau đó đưa chúng trở lại Trái Đất an toàn, đánh dấu một cột mốc trong việc gửi tàu đến quỹ đạo thấp của Trái Đất một cách tiết kiệm và không mất nhiều chi phí.
16. Tái định nghĩa đơn vị đo lường
Để hiểu được thế giới tự nhiên, các nhà khoa học phải đo đạc nó. Nhưng chúng ta định nghĩa các đơn vị đo như thế nào? Trong nhiều thập kỷ, các nhà khoa học đã dần định nghĩa lại các đơn vị cổ điển theo các hằng số phổ quát, chẳng hạn như sử dụng tốc độ ánh sáng để giúp xác định chiều dài của một mét.
Nhưng đơn vị khoa học về khối lượng là kilogram vẫn được bám sát vào khối vật chất Le Grand K, nó là một xi lanh kim loại được đặt tại Pháp. Nếu khối lượng phôi đó thay đổi vì bất kỳ lý do gì, các nhà khoa học sẽ phải hiệu chỉnh lại dụng cụ cân đo của họ.
Một khối kilogram chuẩn tại Phòng thí nghiệm Đo lường Quốc gia Mỹ ở Gaithersburg, bang Maryland. Đây là khối kilogram chuẩn đặt tại Mỹ được sao từ bản gốc ở Pháp. (Ảnh: Robert Rathe).
Nhưng điều đó đã không còn nữa vào năm 2019. Các nhà khoa học trên khắp thế giới đã cùng nhau áp dụng định nghĩa kilogram mới dựa trên yếu tố cơ bản trong vật lý gọi là hằng số Planck. Định nghĩa mới nhờ đó được cải thiện cho các đơn vị đo dòng điện, nhiệt độ và số lượng hạt trong một chất nhất định. Lần đầu tiên trong lịch sử, tất cả các đơn vị khoa học của chúng ta hiện nay đều xuất phát từ các hằng số phổ quát để đảm bảo một kỷ nguyên đo lường chính xác hơn trong tương lai.