Những phát hiện khoa học vĩ đại nhất thập niên 2010 (Phần 1)

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.

Việc lựa chọn ra 20 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.

1. Lần đầu tiên xác định sóng hấp dẫn

Năm 1916, Albert Einstein đã đề xuất một lập luận, rằng khi các vật thể có khối lượng đủ lớn tăng tốc thì chúng sẽ tạo ra những cơn sóng dao động trong cấu trúc không-thời gian như những cơn sóng gợn trên mặt hồ nước. Einstein không thể khẳng định điều này vì không có công cụ tân tiến để chứng minh, ông chỉ gọi nó là sóng hấp dẫn.

Việc tìm kiếm bằng chứng của sóng hấp dẫn trong thực tế từ đó trở thành niềm say mê của nhiều nhà khoa học và khiến nhiều nghiên cứu được khởi động trong suốt cả thế kỷ để đạt được mục đích đó. Thập niên 1970, người ta đã nhận được một chút manh mối về loại sóng này nhưng vẫn chưa đủ rõ ràng và từ đó lặng im đến mãi năm 2015.

Ảnh mô phỏng hai hố đen va chạm vào nhau tạo ra sóng hấp dẫn trong không-thời gian. (Ảnh: SXS Collaboration).

Vào năm 2015, Đài quan sát LIGO đặt tại Mỹ đã ghi nhận được dư chấn sau khi hai hố đen va chạm vào nhau trong vũ trụ. Phát hiện này sau đó được công bố vào đầu năm 2016 và giúp chúng ta biết được một cách mới để lắng nghe vũ trụ. Khi hai hố đen va chạm nhau, chúng tạo nên một vật thể chung có khối lượng rất lớn và tạo ra những cơn sóng hấp dẫn.

Tiếp theo đó vào năm 2017, LIGO và Đài quan sát Virgo ở Châu Âu cũng đã ghi nhận được những cơn sóng tương tự như vậy, lần này được tạo ra từ vụ va chạm của hai ngôi sao neutron với mật độ vật chất vô cùng dày đặc. Nhiều kính thiên văn khác trên khắp thế giới cũng đã ghi nhận được sự kiện này. Sự kiện mang tính bước ngoặt này giúp giới khoa học có một cái nhìn chưa từng thấy về cách lực hấp dẫn vận hành cũng như cách các nguyên tố được tạo ra.

2. Cập nhật lại phả hệ loài người

Thập niên vừa qua đã chứng kiến nhiều phát hiện khiến chúng ta phải xem xét lại tổ tiên của chính mình, về nguồn gốc của nhân loại và về việc bổ sung nhiều loài khác vào phả hệ của loài người. Những khám phá này không chỉ có được từ việc khai quật những hóa thạch mới, mà chính những hóa thạch đã tìm thấy trước đây cũng cung cấp một kiến thức mới về chính chúng ta.

Năm 2010, nhà thám hiểm Lee Berger của National Geographic đã tìm thấy tổ tiên xa của loài người được gọi là Australopithecus sediba. 5 năm sau đó, ông tiếp tục công bố một loài người mới tại một quần thể hang động ở Nam Phi, gọi là loài Homo naledi, họ có nhiều chi tiết giải phẫu học giống với loài người hiện đại và sống cách đây khoảng từ 236.000 năm đến 335.000 năm trước.

Hình ảnh dựng lại khuôn mặt của Homo naledi, một loài trong chi Người gần với người hiện đại ngày nay. Tác giả John Gurche đã dành hơn 700 giờ để quét hộp sọ hóa thạch và dựa vào các đặc điểm để dựng nên khuôn mặt hoàn chỉnh này.

Nhiều khám phá đáng chú ý khác được ghi nhận tại Châu Á. Cũng trong năm 2010, một nhóm các nhà khoa học cho biết rằng họ đã tìm thấy DNA trong một mẩu xương màu hồng tại vùng Siberia cổ đại. Qua phân tích, thông tin di truyền không giống với bất kỳ con người nào vào thời hiện đại, từ đó cho thấy manh mối đầu tiên về người Denisova.

Năm 2018, tại một khu vực khảo cổ ở Trung Quốc người ta đã tìm thấy công cụ đồ đá có niên đại 2,1 triệu năm tuổi, khiến giới khoa học phải xác nhận rằng con người ở khu vực Châu Á đã chế tạo được đồ đạc để sinh hoạt sớm hơn hàng trăm ngàn năm so với những hiểu biết trước đây.

Năm 2019, các nhà nghiên cứu ở Philippines công bố hóa thạch của loài người tương tự với loài Homo floresiensis, là một nhánh của người đảo Flores (Indonesia). Ngoài ra, nhiều công cụ đồ đá được phát hiện ở đảo Sulawesi tại nước này cũng hé lộ một loài người khác chưa từng được xác định ở Đông Nam Á.

3. Phát hiện hàng ngàn ngoại hành tinh

Kiến thức của chúng ta về những hành tinh xoay quanh những ngôi sao ở rất xa đã phát triển lên vượt bậc trong khoảng thời gian những năm 2010 vừa qua. Một phần không nhỏ trong sự tiến bộ này nhờ vào Kính thiên văn Không gian Kepler của NASA.

Từ năm 2009 đến năm 2018, chỉ riêng kính Kepler đã phát hiện ra 2.700 ngoại hành tinh - hơn một nửa so với tổng số ngoại hành tinh được cả thế giới cùng tìm thấy. Trong số hàng ngàn những hành tinh nằm bên ngoài Hệ Mặt Trời này, có một số hành tinh nổi bật với những đặc tính độc đáo và không thể không kể đến đó là Kepler-10b, một hành tinh đất đá rất giống với Trái Đất.

Kepler-10b, ngoại hành tinh đất đá có kích thước bằng 1,4 lần so với Trái Đất, nằm cách xa chúng ta 560 năm ánh sáng. (Đồ họa: NASA).

Kế nhiệm Kepler, TESS được phóng lên vũ trụ vào năm 2018 đang tiếp tục thực hiện công việc này và đã xác nhận được 34 ngoại hành tinh. Ngoài những đài quan sát trên quỹ đạo Trái Đất, các kính thiên văn ở mặt đất cũng bắt đầu cuộc chạy đua tìm kiếm ngoại hành tinh.

Năm 2017, các nhà khoa học sử dụng kính TRAPPIST-1 và tìm ra một hệ sao nằm cách chúng ta 39 năm ánh sáng sở hữu 7 hành tinh có kích cỡ tương đương với Trái Đất - đây là hệ hành tinh bên ngoài Hệ Mặt Trời có nhiều hành tinh nhất từng được khám phá. Và gần đây nhất, các nhà nghiên cứu đã tìm thấy Proxima b - một hành tinh chuyển động quanh sao Proxima Centauri là ngôi sao gần với Mặt Trời nhất với khoảng cách chỉ 4,25 năm ánh sáng.

4. Bước vào kỷ nguyên chỉnh sửa gene

Thập niên vừa qua đánh dấu những tiến bộ to lớn trong kỹ năng chỉnh sửa DNA của chúng ta, một phần lớn nhờ vào việc xác định được hệ thống Crispr-Cas9. Một số vi khuẩn trong tự nhiên sử dụng hệ thống này làm một hệ thống miễn dịch vì chúng cho phép lưu trữ các đoạn DNA của virus, từ đó nhận ra virus tương tự nếu gặp phải trong tương lai và sẽ cắt nhỏ từng đoạn DNA của virus.

Năm 2012, các nhà nghiên cứu đã đề xuất việc sử dụng Crispr-Cas9 để làm công cụ chỉnh sửa gen hiệu quả, vì nó có thể cắt DNA một cách chính xác mà ta cũng có thể điều chỉnh cho đúng ý muốn. Chỉ trong vòng vài tháng, nhiều nhóm nghiên cứu khác đã xác nhận kỹ thuật này hoạt động tốt trên DNA người.

Nhà nghiên cứu Zhou Yin ở Phòng thí nghiệm Vân Nam, Côn Minh, Trung Quốc đang ẵm trong tay một chú khỉ đuôi dài được sinh ra và lớn lên từ công nghệ CRISPR. (Ảnh: National Geographic).

Kể từ đó, các phòng thí nghiệm trên khắp thế giới đã bắt đầu chạy đua để đưa ra nhiều hệ thống tương tự dựa trên Crispr-Cas9, giúp việc chỉnh sửa DNA chính xác hơn nữa nhằm ứng dụng vào thực tế ở các lĩnh vực nông nghiệp và y học. Mặc dù lợi ích của Crispr-Cas9 là rất lớn nhưng bên cạnh đó những giới hạn về đạo đức cũng đặt ra những câu hỏi cho công nghệ này.

Năm 2018, giới y học toàn cầu đã ngỡ ngàng trước việc nhà nghiên cứu Hạ Kiến Khuê người Trung Quốc cho ra đời hai bé gái có bộ gen đã qua chỉnh sửa với Crispr, đây là những con người đầu tiên được tạo ra từ quá trình sửa đổi DNA. Nghiên cứu này đã làm dấy lên nhiều cuộc tranh luận nảy lửa và dẫn đến lệnh cấm về việc chỉnh sửa sâu gen người.

5. Viết lại kiến thức về cổ sinh vật học

10 năm qua chứng kiến sự bùng nổ về kiến thức của chúng ta đối với thế giới thời tiền sử, khi các nhà khoa học liên tục tìm thấy những hóa thạch đẹp tuyệt vời qua mỗi lần nâng cấp công nghệ khai quật, công cụ tìm kiếm hóa thạch và công cụ phân tích chúng.

Năm 2010, các nhà khoa học tại Hội Địa lý Quốc gia Mỹ đã công bố công trình nghiên cứu tái tạo màu sắc toàn thân của một con khủng long hoàn chỉnh, dựa trên việc phát hiện ra các sắc tố trong hóa thạch. Từ đó, bảng màu về giới cổ sinh vật học đã không ngừng được mở rộng ra. Các nhà nghiên cứu đã bắt đầu tô màu cho rất nhiều loài sống vào thời tiền sử, chẳng hạn như các loài lông vũ có màu xanh sẫm, có màu đỏ rực ánh cầu vồng hay lớp da nâu đỏ của một con khủng long sừng sỏ.

Hình ảnh màu đúng đầu tiên về loài Sinosauropteryx được tạo ra dựa trên các sắc tố tìm thấy trong hóa thạch của chúng. (Ảnh: Nature).

Bước tiến kỳ tích nhất ngoài việc tìm ra màu sắc sinh học chính là phân tích được các tính chất hóa học của các loài này. Năm 2018, Dickinsonia là một loài sinh vật đã tồn tại cách đây 540 triệu năm, đã được giới khoa học phân tích chất béo qua các phân tử còn được lưu trong hóa thạch. Đây là lần đầu tiên công việc này được thực hiện.

Năm 2014, các nhà cổ sinh vật học tìm thấy hóa thạch của loài khủng long ăn thịt Spinosaurus và qua phân tích họ cho rằng đây là loài khủng long sống lưỡng cư đầu tiên từng được biết đến. Một năm sau, một nhóm nghiên cứu ở Trung Quốc cho công bố hóa thạch của Yi qi, một loài khủng long rất kỳ lạ với đôi cánh có màng như loài dơi.

Cũng trong thập kỷ này, các nhà khoa học cũng tìm thấy một mẩu hổ phách 99 triệu năm tuổi ở Myanmar đã làm dấy lên giả thuyết về một loài khủng long có lông, một loài chim nguyên thủy là tổ tiên của loài chim hiện đại và một vài loài động vật không xương sống bị mắc kẹt trong nhựa cây hóa thạch.

6. Dấu hiệu sự sống ở các hành tinh khác

Trong vòng 10 năm qua, các sứ mệnh thám hiểm không gian đã cho chúng ta một cái nhìn chi tiết hơn về các dạng sống ở bên ngoài Trái Đất, chẳng hạn như tìm ra các phân tử hữu cơ có gốc carbon là khởi nguồn cần thiết cho một dạng sống ở các hành tinh khác.

Sứ mệnh Rosetta của Cơ quan Vũ trụ Châu Âu đã gửi tàu hạ cánh lên sao chổi 67P Churyumov–Gerasimenko vào năm 2014 và bắt đầu thu thập dữ liệu cho đến năm 2016, gửi về Trái Đất rất nhiều kiến thức mới về cách mà các thiên thạch đã gửi sự sống cho Trái Đất vào hàng tỷ năm trước.

Tàu vũ trụ Rosetta của ESA gửi tàu đổ bộ Philae lên bề mặt sao chổi 67P/Churyumov–Gerasimenko để thăm dò và phát hiện được nhiều dấu hiệu bí ẩn lần đầu tiên khám phá ra trên một sao chổi. (Ảnh: ESA).

Trước khi tàu vũ trụ Cassini của NASA kết thúc sứ mệnh của mình vào năm 2017, nó đã xác nhận nước trên vệ tinh Enceladus của Sao Thổ có chứa phần lớn các thành phần hữu cơ, đây là manh mối cho thấy nó là nơi phù hợp để tồn tại và phát triển sự sống.

Năm 2018, tàu tự hành Curiosity của NASA trên Sao Hỏa đã tìm thấy hợp chất hữu cơ trên hành tinh này cũng như ghi nhận được một chu trình kỳ lạ về sự di chuyển của các khối khí methane trong khí quyển Sao Hỏa có liên quan đến sự sống của một loài nào đó.

7. Chặn bước tiến nhiều bệnh nguy hiểm

Để đối phó với dịch Ebola đã bùng phát ở Tây Phi từ năm 2014 đến năm 2016, các nhà nghiên cứu y học đã nhanh chóng cho ra mắt và theo dõi thử nghiệm vaccine rVSV-ZEBOV. Sau khi thử nghiệm thành công vào năm 2015, giới chức Châu Âu đã phê chuẩn loại vaccine này vào năm 2019 và đây là bước tiến quan trọng giúp chống lại căn bệnh chết người này.

Một số nghiên cứu mang tính bước ngoặt cũng đã mở ra nhiều con đường mới nhằm ngăn chặn bước tiến của HIV. Một thí nghiệm vào năm 2011 đã cho thấy một loại thuốc kháng virus giúp phòng ngừa đáng kể tỷ lệ lây lan HIV ở các cặp vợ chồng dị tính và một tỷ lệ thấp hơn ở các cặp đôi đồng tính.

8. Những kiểu sinh sản mới chưa từng có​

Năm 2016, các bác sĩ lâm sàng đã thông báo về sự ra đời của một đứa trẻ từ nhiều hơn một cha một mẹ, cụ thể là tinh trùng từ người cha, nhân tế bào của mẹ cùng trứng của một người phụ nữ khác đã loại bỏ nhân tế bào. Liệu pháp này tuy đã thành công trong việc điều chỉnh các rối loạn ở ty thể của người mẹ, nhưng nó vẫn còn gây tranh cãi về tính đạo đức.

Một nghiên cứu khác được thực hiện vào năm 2018 cũng tạo ra tiền chất của tinh trùng người hoặc tạo ra trứng từ da hay tế bào máu đã được chỉnh sửa thông tin di truyền. Một nghiên cứu khác về việc chỉnh sửa gen đã cho phép hai con chuột đồng giới thụ thai.

Các dải sợi từ virus Ebola (màu xanh lục) vươn ra và tóm chặt lấy một tế bào khiến vô hiệu hóa hoạt động của tế bào này. (Ảnh: Callista Images).

Cũng trong năm này, các nhà khoa học Trung Quốc đã cho ra đời hai con khỉ nhân bản vô tính, đây là lần đầu tiên một loài linh trưởng được sinh ra như cừu Dolly. Mặc dù các quy chuẩn về đạo đức không cho phép thực hiện công nghệ này trên người, nhưng giới khoa học cho biết nó có thể thực hiện một cách suôn sẻ trên các loài linh trưởng khác bao gồm cả loài người chúng ta.

còn tiếp...