Xa hơn các hành tinh khí khổng lồ, tới tận ngoài rìa của Hệ Mặt Trời, là một thế giới khác: thế giới của hàng ngàn tỷ sao chổi. Chúng có thể trở thành bàn đạp đưa chúng ta vươn đến những vì sao khác.

Đường đến với các ngôi sao xa xôi đến tưởng chừng không thể chinh phục được. Nhà vật lý Freeman Dyson tại Đại học Princeton gợi ý rằng chúng ta nên học hỏi từ phương pháp của thổ dân Polynesia hàng ngàn năm trước. Thay vì cố đi một chuyến dài vượt Thái Bình Dương và có thể kết thúc trong thảm họa, họ lần lượt nhảy từ đảo này sang đảo kia. Mỗi lần đến một đảo nào đó, họ dừng chân, xây dựng khu định cư rồi mới tiếp tục di chuyển sang đảo tiếp theo. Ông đề xuất ta có thể xây dựng các điểm trung gian trong vũ trụ theo cùng cách đó. Yếu tố then chốt của chiến lược này là các sao chổi. Chúng, cùng với những hành tinh lang thang vì lý do nào đó bị đẩy khỏi Hệ Mặt Trời của mình, có thể trở thành con đường tới những vì sao.

Sao chổi là đối tượng của những suy đoán, huyền thoại thêu dệt và nỗi sợ trong suốt nhiều thiên niên kỷ. Khác với sao băng chỉ vụt qua bầu trời đêm vài giây rồi biến mất, sao chổi hiện diện trong khoảng thời gian khá dài. Chúng từng bị coi là điểm xấu, thậm chí có tác động đến vận mệnh quốc gia. Năm 1066, sao chổi xuất hiện trên bầu trời nước Anh, được diễn giải là điềm báo quân đội vua Harold sẽ thua trận Hasting và lực lượng xâm lăng của William xứ Normandy[1] sẽ thiết lập triều đại mới. Tấm thảm thêu Bayeux tuyệt đẹp đã ghi nhận sự kiện này, khắc họa cảnh người dân và binh lính sợ hãi khi nhìn lên ngôi sao chổi.

Hơn 600 năm sau, năm 1682, cũng ngôi sao chổi đó lại xuất hiện ở Anh. Tất cả mọi người, từ ăn mày cho đến nhà vua, đều mê mẩn, và Isaac Newton quyết định đi tìm lời giải cho bí ẩn xa xưa này. Khi ấy, ông vừa chế tạo ra loại kính viễn vọng mới mạnh hơn, sử dụng một mặt gương để thu nhận ánh sao. Bằng chiếc kính viễn vọng phản xạ này, ông lập ra đường bay của một số sao chổi và so sánh chúng với những dự báo mà ông thực hiện dựa trên định luật vạn vật hấp dẫn, cũng do chính ông phát triển không lâu trước đó. Đường bay của sao chổi hoàn toàn khớp với những dự báo của ông.

Với bản tính kín đáo, ít thổ lộ, khám phá quan trọng của ông suýt đã bị lãng quên nếu không có nhà thiên văn giàu có Edmond Halley. Halley đến Cambridge thăm Newton và kinh ngạc khi biết Newton không chỉ theo dõi sao chổi mà còn dự đoán được đường bay trong tương lai của chúng - điều chưa từng ai làm được. Newton đã trình bày một trong những hiện tượng khó hiểu nhất trong thiên văn học, khiến nhiều nền văn minh say mê và ám ảnh suốt hàng ngàn năm, thành một loạt công thức toán học.

Halley hiểu ngay đây là một trong những bước đột phá vĩ đại nhất trong mọi ngành khoa học. Ông hào phóng đề nghị chi trả mọi chi phí đề xuất bản cuốn sách mà sau này sẽ trở thành một trong những tác phẩm khoa học lớn nhất mọi thời đại, bộ Principia Mathematica (Nguyên lý toán học). Trong kiệt tác này, Newton đã tính toán về cơ học hành tinh. Sử dụng hệ toán tích phân do chính mình phát minh, ông có thể xác định chính xác chuyển động của các hành tinh và sao chổi trong Hệ Mặt Trời. Ông khám phá ra sao chổi di chuyển theo hình elip, nên chúng có thể xuất hiện trở lại theo chu kỳ. Và nhờ các phương pháp của Newton, Halley tính được rằng ngôi sao chổi đã xuất hiện trên bầu trời Luân Đôn năm 1682 sẽ trở lại sau mỗi chu kỳ 76 năm. Thực tế, ông có thể truy ngược lịch sử và chứng minh rằng chính sao chổi đó đã luôn xuất hiện trở lại theo đúng chu kỳ mà ông tính ra. Ông đưa ra lời tiên đoán táo bạo rằng sao chổi này sẽ quay lại vào năm 1758, rất lâu sau khi ông qua đời. Ngôi sao xuất hiện vào ngày Giáng sinh năm 1758 và người ta đã lấy tên ông đặt cho nó.

Ngày nay, ta biết sao chổi chủ yếu đến từ hai nơi. Thứ nhất là Vành đai Kuiper, vùng nằm bên ngoài Sao Hải Vương và di chuyển theo quỹ đạo trên cùng mặt phẳng với các hành tinh. Các sao chổi thuộc Vành đai Kuiper, trong đó có sao chổi Halley, quay quanh Mặt Trời theo hình elip. Chúng đôi khi được gọi là sao chổi ngắn hạn, vì chu kỳ quỹ đạo, hay thời gian để chúng đi hết một vòng quanh Mặt Trời, chỉ kéo dài từ vài thập niên tới vài thế kỷ. Do đã biết hoặc có thể tính toán được chu kỳ của chúng, nên các sao chổi này có thể dự đoán trước và không gây nên nguy cơ nào đặc biệt nguy hiểm.

Ở xa hơn nữa là Đám mây Oort, đám mây sao chổi hình cầu bao quanh toàn bộ Hệ Mặt Trời. Nhiều sao chổi ở đây cách Mặt Trời tới vài năm ánh sáng - xa tới mức chúng gần như không di chuyển. Thỉnh thoảng chúng bị cuốn vào trong Hệ do chuyển động của một ngôi sao đi ngang qua hoặc do va chạm ngẫu nhiên. Chúng được gọi là sao chổi dài hạn, do có chu kỹ quỹ đạo hàng chục hay thậm chí hàng trăm ngàn năm. Loại sao chổi này gần như không thể dự báo trước được nên chúng tiềm ẩn nhiều nguy cơ đối với Trái Đất hơn so với sao chổi ngắn hạn.

Mỗi năm, số thiên thể được khám phá trong Vành đai Kuiper và Đám mây Oort đều nhiều thêm. Một giả thuyết năm 2016 nêu rằng hành tinh thứ chín, có kích thước tương đương Sao Hải Vương, có thể tồn tại sâu trong Vành đai Kuiper. Thiên thể này được xác định không thông qua quan sát trực tiếp bằng kính viễn vọng mà do dùng máy tính giải các phương trình Newton. Tuy sự hiện diện của hành tinh này chưa được xác nhận, nhưng nhiều nhà thiên văn tin rằng dữ liệu trên là đáng tin cậy bởi trong quá khứ cũng từng có hành tinh mới được phát hiện theo cách tương tự. Hồi thế kỷ 19, người ta phát hiện thấy quỹ đạo Sao Thiên Vương hơi chệch khỏi những dự đoán theo các định luật Newton, tức là hoặc Newton đã sai, hoặc có một thiên thể ở xa hơn tác động lên Sao Thiên Vương. Các nhà khoa học tính toán vị trí của hành tinh trong giả thuyết này và tìm thấy nó vào năm 1846, chỉ sau vài giờ quan sát. Thiên thể đó được gọi tên là Sao Hải Vương. (Các nhà thiên văn cũng từng nhận thấy Sao Thủy đi lệch khỏi quỹ đạo dự kiến. Họ phỏng đoán rằng có một hành tinh khác hiện diện trên quỹ đạo Sao Thủy và đặt tên cho nó là Vulcan. Nhưng sau nhiều cố gắng, không có hành tinh Vulcan nào được tìm ra. Albert Einstein nhận thấy các định luật Newton có thể có thiếu sót và ông chứng minh quỹ đạo Sao Thủy có thể được giải thích bằng một tác động hoàn toàn mới là độ cong không-thời gian theo thuyết tương đối của ông.) Ngày nay, máy tính tốc độ cao áp dụng phương trình Newton có khả năng phát hiện thêm nhiều “cư dân” ở Vành đai Kuiper và Đám mây Oort.

Các nhà thiên văn nghi ngờ Đám mây Oort có thể trải dài cách Hệ Mặt Trời đến ba năm ánh sáng, bằng hơn nửa chặng đường đến hệ sao gần nhất là Centauri, gồm ba ngôi sao và cách Trái Đất hơn bốn năm ánh sáng. Nếu hệ sao Centauri cũng được đám mây sao chổi bao quanh thì ta sẽ có hẳn một dãy sao chổi kết nối với Trái Đất. Chúng ta có thể thiết lập hàng loạt trạm nhiên liệu, căn cứ và trạm trung chuyển trên xa lộ liên sao khổng lồ này. Thay vì nhảy thẳng đến ngôi sao tiếp theo, ta có thể đặt mục tiêu khiêm tốn hơn: “nhảy cóc” từ từ đến hệ sao Centauri. Con đường này sẽ là một dạng Quốc lộ 66[2] của vũ trụ.

Việc thiết lập xa lộ sao chổi không hề phi thực tế như mới thoạt nghe. Các nhà thiên văn đã xác định được khá rõ thông tin về kích thước, độ bền vững và cấu tạo các sao chổi. Khi sao chổi Halley bay ngang qua Trái Đất năm 1986, giới thiên văn đã phóng một đội tàu vũ trụ lên chụp ảnh và phân tích nó. Ảnh chụp cho thấy một lõi nhỏ, rộng chừng 16 km, hình dáng như củ lạc (nghĩa là một lúc nào đó trong tương lai nó sẽ gãy đôi và trở thành một cặp sao chổi). Ngoài ra, các nhà khoa học đã đưa được nhiều tàu thăm dò bay xuyên qua đuôi nhiều sao chổi, thậm chí tàu Rosetta còn từng thả tàu thăm dò xuống bề mặt một sao chổi. Phân tích một số sao chổi cho thấy chúng có lõi làm từ đá hoặc băng cứng, đủ vững chắc để chịu được sức nặng của trạm chuyển tiếp tự động.

Một ngày nào đó, robot có thể sẽ hạ cánh trên một sao chổi xa xôi trong Đám mây Oort và khoan vào bề mặt sao chổi đó. Khoáng sản và kim loại khai thác từ lõi sao chổi sẽ dùng để xây trạm không gian, băng tan để làm nước uống, nhiên liệu tên lửa và khí oxy cho phi hành gia.

Và ta sẽ tìm thấy gì nếu vượt được ra khỏi Hệ Mặt Trời? Hiện tại, hiểu biết của chúng ta về vũ trụ đang được nâng lên một tầm cao mới. Ta liên tục tìm ra những hành tinh tương tự Trái Đất, có thể nuôi dưỡng một vài dạng sự sống ở các hệ hành tinh khác. Liệu rồi ta có thể đến thăm chúng không? Có thể đóng được tàu liên sao để thám hiểm khắp vũ trụ hay không? Nếu có thì bằng cách nào?

❀ ❀ ❀

[1] Tức William Nhà Chinh Phục, nguyên là Quận công Normandy. Ông đem quân sang Anh, đánh bại vua Harold, sáng lập triều đại của người Norman. (ND)

[2] Đường quốc lộ nổi tiếng trong lịch sử Hoa Kỳ, nay không còn sử dụng. (ND)