Cuộc Tìm Kiếm Của Một Nhà Thiên Văn Sinh Học Cho Cuộc Sống Trong Không Gian—và Ý Nghĩa Trên Trái Đất

Khi Aomawa Shields tạm thời rời khỏi thiên văn học trong những năm 1990 để bắt đầu một cuộc sống trong ngành sân khấu, không ai biết liệu có hành tinh nào tồn tại ngoài hệ mặt trời của chúng ta hay không. Đến khi cô trở lại với học thuật 11 năm sau, hàng trăm hành tinh ngoại hành tinh đã được phát hiện. Ngày nay, kính thiên văn và các phương pháp phát hiện đã phát triển đến mức các khám phá sống gần 6,000.

Shields, hiện là một nhà thiên văn sinh học tại Đại học California, Irvine, nghiên cứu về những thế giới xa xôi này bằng cách sử dụng các mô hình máy tính để đánh giá khí hậu của chúng và đánh giá xem chúng có thể thân thiện với sự sống ngoài hành tinh hay không. Trong giai đoạn học thuật này, cô hoàn thành bằng tiến sĩ của mình ở tuổi 39 và sau đó sinh con gái. Cô đã được chọn làm Fellow TED năm 2015, cô là người nhận nhiều học bổng và giải thưởng từ NASA và Quỹ Khoa học Quốc gia, và cô là người sáng lập và giám đốc của Rising Stargirls, một chương trình khuyến khích các cô gái mọi màu tìm hiểu vũ trụ qua sân khấu, văn bản và nghệ thuật hình sự.

Trong cuốn sách mới của mình ra mắt ngày hôm nay, Cuộc Sống Trên Những Hành Tinh Khác, cô bàn luận về công việc khoa học của mình, cũng như những trải nghiệm cá nhân của mình như một trong số ít phụ nữ da đen trong vật lý và thiên văn học và là một nữ diễn viên được đào tạo theo kiểu cổ điển đã hoàn thành bằng thạc sĩ nghệ thuật tại Đại học California, Los Angeles.

Shields có một phần tâm linh mà nhiều nhà khoa học tránh. Qua cuốn sách của mình, cô ấy diễn đạt một cách lưu loát về suy nghĩ của mình về lý do tại sao loài người tìm kiếm cuộc sống ngoài trái đất. “Tôi không tin rằng mình sẽ thật sự chấp nhận hoặc hiểu được vững sự lớn lao của vũ trụ cho đến khi tôi biết rằng những hình thức sống khác chia sẻ nó. Với hiểu biết đó, bầu trời không còn là một quả cầu tuyết, mà là một cái cửa sổ. Vũ trụ, dải ngân hà mà tôi nhìn thấy vào ban đêm, nhìn, nhìn lại tôi,” cô viết.

Cuộc trò chuyện này đã được chỉnh sửa để ngắn gọn và rõ ràng.

MYTOUR: Tại sao bạn nghĩ việc tìm kiếm cuộc sống trong vũ trụ là quan trọng?

Aomawa Shields: Kể từ khi nhìn lên bầu trời, khi tôi làm điều đó lần đầu tiên khi còn là một đứa trẻ, luôn có câu hỏi trong đầu tôi: “Cái gì đang ở đó?” Khi tôi quay trở lại thiên văn học, tôi muốn đạt bằng tiến sĩ về sinh học thiên văn và xác định loại cuộc sống nào đó ở đó và những hành tinh nào sẽ là những hành tinh tốt nhất để tìm kiếm cuộc sống đó.

Cách tôi làm điều đó bây giờ là sử dụng các mô hình máy tính. Khi hành tinh được phát hiện, tôi có thể tìm hiểu xem chúng thực sự có thể sống được như thế nào—vì chúng ta không biết nhiều về những hành tinh này có kích thước giống Trái Đất mà chúng ta tìm thấy. Với mô hình máy tính, chúng ta có thể nhập thông tin chúng ta có về môi trường của một hành tinh, và chúng ta có thể điền vào những khoảng trống. OK, chúng ta không biết khí quyển của nó như thế nào, nhưng loại khí quyển nào sẽ cho phép nó hỗ trợ nước lỏng ở bề mặt? Loại bề mặt nào—khi tương tác với ánh sáng của ngôi sao chủ—sẽ tạo ra một khí hậu ấm áp đủ cho nước lỏng nhưng không quá nóng để bay hơi ra ngoài không gian?

Sau đó, chúng ta xác định những hành tinh có vẻ sống được nhất trên một loạt các loại khí quyển và bề mặt rộng, và có thể thậm chí là cấu hình quỹ đạo. Đó là những hành tinh mà chúng ta muốn kính thiên văn thế hệ sau tiếp theo theo dõi, để tìm kiếm dấu hiệu của cuộc sống.

Điều đó khá phức tạp, vì nó yêu cầu chúng ta đưa ra một công thức các dấu hiệu chúng ta có thể lấy ra từ khí quyển. Chúng ta gọi chúng là dấu hiệu sống, những dấu hiệu về tác động toàn cầu do sinh học tạo ra đối với khí quyển hoặc bề mặt của một hành tinh mà chúng ta có thể quan sát từ xa và nói chắc chắn rằng cuộc sống đang hiện diện.

Không thể chỉ là oxy. Mặc dù chúng ta biết rằng nhiều loại cuộc sống trên Trái Đất cần oxy, không phải mọi loại cuộc sống đều cần oxy, và oxy có thể được tạo ra bởi núi lửa. CO₂ đi vào khí quyển và nó bị chia ra bởi ánh sáng. Vì vậy, nếu có nhiều oxy trong khí quyển, và nếu chúng ta sử dụng đó làm tiêu chí duy nhất để xác định cuộc sống đang hiện diện, đó có thể là một dương tính giả mạo.

Vì vậy, chúng ta đang nghĩ về một bộ khí quyển, và có thể thậm chí là bề mặt. Nếu chúng ta có thể tìm kiếm một chấm sáng của chất lỏng trên bề mặt—từ ngữ phức tạp là “phản xạ phản chiếu”—điều đó sẽ cho chúng ta biết có chất lỏng ở đó. Nhưng chất lỏng đó có thể không phải là nước. Một ví dụ là mặt trăng Titan của sao Thổ. Chúng ta đã phát hiện chấm sáng từ nhiệm vụ Cassini, nhưng chấm sáng đó đến từ các hồ chất lỏng etan và metan.

Khí hậu và thời tiết trên một hành tinh khác có thể bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố. Chúng ta sử dụng các mô hình được sử dụng lịch sử để dự đoán khí hậu và thời tiết trên Trái Đất, dự đoán tác động của biến đổi khí hậu qua thế kỷ 21. Chúng ta đang sử dụng chúng để dự đoán khí hậu trên những hành tinh ngoại hành. Chúng ta thay đổi ngôi sao chủ, chúng ta thay đổi khí quyển, chúng ta thay đổi bề mặt, và chúng ta xem khí hậu có thể như thế nào, dựa trên thông tin chúng ta có về hành tinh.

Chúng ta không muốn có khí quyển quá dày trên một hành tinh ngoại hành vì điều đó có thể tạo ra một hành tinh Venus, làm nóng lên hành tinh. Nhưng nếu khí quyển quá mỏng để hỗ trợ nước lỏng ở bề mặt, chúng ta có thể có một hành tinh Mars—và nước lỏng không thể chảy trên bề mặt của Mars ngày nay, do khí quyển của nó mỏng.

Một khí quyển giống Trái Đất có thể hoạt động. Nhưng điều đó phụ thuộc vào việc hành tinh ở xa cách biệt như thế nào từ ngôi sao và loại ngôi sao đó là gì, vì sao sáng ra tia sáng ở các bước sóng khác nhau, và đa số các ngôi sao trong dải Ngân Hà không giống như Mặt Trời. Đa số các ngôi sao là ngôi sao nhỏ, lạnh, màu đỏ. Ánh sáng hồng ngoại từ những ngôi sao có thể tương tác với khí quyển và nước đá một cách độc đáo so với ánh sáng nhìn thấy từ Mặt Trời. Và tương tác đó có thể ảnh hưởng đến khí hậu.

Khi bạn nghĩ rằng bạn và các nhà thiên văn học đồng nghiệp sẽ cuối cùng có thể nói: “Chúng tôi nghĩ rằng hành tinh cụ thể này có X phần trăm khả năng sống được?”

Tôi cảm thấy tự tin rằng chúng ta sẽ có thể. Nếu đồng nghiệp của chúng ta tìm thấy một hành tinh—đặc biệt là một hành tinh gần với Satellite Khảo sát Hành tinh Chuyển đổi, người kế nhiệm của Kepler, bảng khảo sát toàn bộ bầu trời này đang tìm kiếm các hành tinh đi qua phía trước ngôi sao chủ của chúng và chặn một chút ánh sáng của ngôi sao đó—điều này cho phép chúng ta phát hiện hành tinh và tính toán kích thước của nó. Nếu hành tinh đó nhỏ đến nỗi có thể so sánh với Trái Đất, nó có khả năng lớn là đá, và do đó có thể có cái gì đó có thể đứng trên và một đại dương có thể tồn tại trên trên đó.

Càng gần hành tinh đó, càng dễ theo dõi chúng với các nhiệm vụ như James Webb và hy vọng là các nhiệm vụ thế hệ tiếp theo được đề xuất gọi là LUVOIR và HabEx. Nếu một trong những nhiệm vụ này được triển khai, thì chúng ta có thể làm điều đó và có một ước lượng phần trăm raffiné hơn nhiều về những yếu tố sống được cho những hành tinh này.

Giả sử bạn hoặc các nhà thiên văn học khác cuối cùng tìm thấy cái gì đó không chỉ là một thế giới ngoài hành tinh có thể ở được mà còn là một thế giới được cư trú? Đối với nhân loại, việc phát hiện như vậy sẽ như thế nào?

Đó sẽ là điều không thể tin được. Đó sẽ là một trạng thái quá mức. Chắc chắn nếu tôi có phần nào đó trong đó, tôi sẽ cảm thấy hạnh phúc một cách cá nhân hơn.

Tôi nghiên cứu về hành tinh ngoại hành, nên tôi không dành nhiều thời gian suy nghĩ về hệ Mặt Trời của chúng ta, nơi chúng ta có thể phát hiện được sự sống. Nhưng chúng có ở đó: Mặt trăng Enceladus của Sao Thổ, Mặt trăng Europa của Sao Mộc. Chắc chắn là chúng ta có thể nhìn thấy nhiều hơn về những mặt trăng đó so với hành tinh ngoại hành. Nó có thể là một hành tinh ngoại hành; nó có thể ở trong khu vực của chúng ta. Chúng ta có thể tưởng tượng rõ ràng về việc đến Europa và khoan xuyên qua tảng băng đó để rút ra một số vi sinh vật. Tại thời điểm đó, chúng ta sẽ biết rằng có nhiều nguồn gốc của sự sống. Kiến thức đó, bất kể bước tiếp theo là gì, sẽ thay đổi nhiều về lịch sử của chúng ta.

Làm thế nào bạn bắt đầu quan tâm đến cả diễn xuất và thiên văn học?

Ban đầu, tôi nghĩ chúng quá riêng biệt hoặc khác nhau để kết hợp. Thiên văn học là tình yêu đầu tiên của tôi, nhìn lên bầu trời đêm và tò mò về điều gì đang ở đó. Sau đó, khi tôi còn là học sinh trung học, tôi bị kéo vào một buổi tuyển chọn cho vở kịch Steel Magnolias. Cuối cùng, tôi đã được chọn. Khi tôi bắt đầu làm diễn viên nhiều hơn, tôi nhận ra mình có những hai thứ mà tôi thích.

Chúng cảm thấy như những phần khác nhau của bản thân bạn, hay chúng kết nối như thế nào?

Một số cách, chúng thực sự cảm thấy như những phần khác nhau của bản thân tôi. Tôi thích hóa thân vào những nhân vật khác nhau và tôi thậm chí thích thể hiện cảm xúc và tình cảm. Ban đầu, tôi không thể tìm ra cách làm điều đó trong khoa học. Bây giờ tôi hiểu rằng chúng thực sự khá liên quan. Cách tôi cảm nhận về điều mà tôi nghiên cứu là quan trọng để tôi có thể nghiên cứu nó với sự tham gia đầy đủ. Tôi nghĩ tôi đã hiểu điều đó khi tôi phải chơi chơi xổ số tài luận án trong trường đại học sau đại học: Nó phải là điều gì đó mà tôi cảm thấy kết nối. Và điều đó bắt đầu cuộc khám phá của tôi, rằng những cảm xúc, những tình cảm mà được thể hiện trong câu chuyện mà các nhân vật thể hiện, chúng trực tiếp liên quan đến những gì những nhân vật đó đang làm với cuộc sống họ, và trực tiếp liên quan đến cảm xúc của tôi, trực tiếp liên quan đến cách tôi thực hiện quá trình nghiên cứu và quá trình khám phá khoa học đó.

Động lực của bạn khi viết cuốn hồi ký này, Life on Other Planets?

Trong thời gian dài, tôi nghĩ, “Dường như lạ khi có cả hai đam mê, thiên văn học và diễn xuất.” Khi tôi chia sẻ những đam mê đó với người khác, tôi nhận được phản ứng như, “Ồ, làm thế nào mà xảy ra vậy?” và “Có vẻ kỳ quặc!” Và tôi đã nội hóa điều đó. Tôi dành rất nhiều thời gian cố gắng giải quyết điều mà tôi cảm thấy là một mâu thuẫn: Tôi nên chọn cái này. Tôi nên chọn cái kia. Vì vậy, tôi viết cuốn sách này vì, khi tôi nhận ra rằng khi tôi dừng lại, không cố gắng tìm hiểu và chọn lựa, các khả năng tự nhiên hiện ra để kết hợp hai thứ này. Chúng không đối lập lẫn nhau, và thực tế chúng có thể thông tin và tác động lẫn nhau. Điều đó khiến tôi trở thành một chuyên gia tốt hơn, một nhà khoa học giỏi hơn, một nghệ sĩ giỏi hơn. Đó là khi những điều kỳ diệu bắt đầu xảy ra.

Tôi phát hiện trong những năm gần đây rằng tôi không phải là người hiếm hoi như tôi từng nghĩ. Có nhiều người có sở thích về khoa học và nghệ thuật và họ không chắc chắn làm thế nào để kết hợp chúng. Tôi viết cho những người có nhiều hơn một sở thích, có thể là nhiều hơn hai, và họ không biết phải làm gì với điều đó. Tôi viết cho những người nghĩ rằng quá muộn để có cuộc sống hoặc sự nghiệp mà họ muốn vì những thách thức cá nhân, tài chính, hợp nhất. Là một sinh viên lớn tuổi quay trở lại, tôi đã nghĩ, “Quá muộn để có được một bằng Tiến sĩ. Tôi sẽ 40 khi tốt nghiệp.” Sau đó, tôi nhận ra rằng—hy vọng—tôi sẽ 40 một cách nào đó, vì vậy nếu tôi muốn có một bằng Tiến sĩ, thì tôi có thể làm điều đó.

Và tôi viết cho những người màu sắc sống chủ yếu trong các không gian màu trắng, để họ biết rằng họ không đơn độc và có cách để điều hướng và phát triển trong những không gian này, và trở thành mô hình của chính mình.

Mặc dù đã đến năm 2023, thiên văn học ở Hoa Kỳ vẫn chiếm đa số là người da trắng, và phụ nữ da màu vẫn hiếm trong lĩnh vực này. Bạn có thể nói một chút về cách bạn phản ánh trong cuốn sách về trải nghiệm của mình như một phụ nữ da màu trong thiên văn học không?

Đối với tôi, việc cảm thấy khác biệt đã dễ dàng, vì ở nhiều khía cạnh, tôi thực sự khác biệt. Và chắc chắn, việc có ba vấn đề khác nhau như vậy—là một phụ nữ da đen trong một không gian chủ yếu là người da trắng, là một sinh viên lớn tuổi quay trở lại, là một diễn viên được đào tạo theo kiểu cổ điển—tôi có tất cả các yếu tố để phải đối mặt với hội chứng giả mạo. Nhưng tôi cũng đã tìm thấy những người đồng minh vượt qua ranh giới màu da. Đó là việc tìm kiếm cộng đồng, cả cộng đồng người da đen và các cộng đồng màu khác, và sẵn lòng tìm đồng minh trong cộng đồng đa số, đã giúp tôi nhìn nhận bản thân mình, không phải là người chịu ảnh hưởng từ một vấn đề hệ thống, mà là người làm thay đổi.

Nó cũng giúp tôi có sức mạnh để chăm sóc bản thân mình theo cách mà tôi có thể không làm nếu không có. Phụ nữ màu trong những không gian chủ yếu là người da trắng, chúng tôi thường được yêu cầu nhiều, chúng tôi được mời tham gia các ủy ban và làm các vấn đề đa dạng gì đó, và nó đã làm mất đi trách nhiệm của tôi: tôi phải là người đó cho thế hệ tiếp theo. Nhưng điều tôi hiểu là, đơn giản chỉ bằng cách chăm sóc bản thân, về mặt thể chất, tinh thần, tâm lý—đó là sự thay đổi. Đó là để cho mình làm những gì tôi cần làm để làm một ví dụ, để ở trong lĩnh vực này đủ lâu để tôi có thể tạo ra thêm nhiều sự thay đổi hơn nữa. Nếu tôi đang hiến dâng quá nhiều cho bản thân mình đến mức tôi không còn gì nữa, điều đó có thể gây hại cho toàn bộ môi trường và toàn cảnh mà tôi hy vọng tạo ra sự thay đổi tích cực. Đó là một sự cân bằng.

Theo trải nghiệm của bạn, liệu có những thay đổi nhiều cho phụ nữ da đen—hoặc người màu nói chung—qua suốt sự nghiệp của bạn không?

Các số liệu thống kê khác nhau đối với các cộng đồng màu khác nhau. Trong vật lý học và thiên văn học, chúng ta thấy một sự cải thiện lớn hơn đối với phụ nữ Latinx so với phụ nữ da đen. Thật không may, đối với phụ nữ da đen trong vật lý học và thiên văn học, các con số khá tĩnh lặng, trở lại thập kỷ 1990.

Và điều đó là cho bằng cấp cử nhân. Khi bạn đến với bằng tiến sĩ, con số vẫn khá thấp. Chúng tôi có một trang web được bắt đầu bởi Jami Valentine và các nhà vật lý học và nhà thiên văn học khác, và tôi là một trong 26 phụ nữ da đen, bất kỳ lúc nào, đã nhận được bằng tiến sĩ trong lĩnh vực liên quan đến thiên văn. Vì vậy, vẫn còn một quãng đường dài phải đi.

Nhưng điều tôi thấy trong những năm gần đây, đặc biệt là kể từ khi phong trào Black Lives Matter nổi lên một cách mới, là có nhiều sự hỗ trợ hơn so với trước đây. Chúng tôi có Black in Astro, cộng đồng trên Facebook, tổ chức và chương trình trong Hội Thiên văn học Hoa Kỳ, Hội Vật lý Hoa Kỳ. Chúng tôi có các nghị định được hỗ trợ bởi các tổ chức quốc gia của chúng tôi, các tổ chức chuyên nghiệp của chúng tôi, để dành nguồn lực để hỗ trợ sự tham gia của cộng đồng bị kìm hãm lịch sử trong thiên văn học. Và có nhiều mạng lưới hỗ trợ hơn. Có các chương trình mà khi tôi là sinh viên tiến sĩ lần đầu tiên, vào năm 1997, chúng không tồn tại, nhưng giờ đây chúng đã có. Vì vậy, điều này khiến tôi cảm thấy hy vọng về sự tham gia ngày càng nhiều của phụ nữ màu sắc, và đặc biệt là phụ nữ da đen, trong lĩnh vực này.