6 sự kiện khoa học nổi bật 2024

Chỉ còn vài ngày nữa là năm 2024 sẽ khép lại, chúng ta hãy cùng điểm qua những khám phá đáng kinh ngạc nhất trong năm.

Đại dương ẩn sâu trong Hệ Mặt Trời bên ngoài

Trước đây, chúng ta luôn cho rằng Trái đất là hành tinh duy nhất có đại dương. Theo nhiều khám phá từ vũ trụ, các nhà khoa học biết rằng sao Hỏa là sa mạc có mức độ phóng xạ cao, sao Kim toàn núi lửa khô cằn, vô số vệ tinh quay quanh sao Mộc, sao Thổ, sao Thiên Vương và sao Hải Vương là những tinh cầu băng giá. Tuy nhiên, vào những năm 1980, một số tín hiệu điện lạ lùng từ Mặt trăng Europa của sao Mộc gợi ý rằng bên dưới lớp vỏ băng dày nơi đây ẩn giấu một đại dương nước mặn, ấm, cổ xưa.

Các nhà khoa học đã tìm thấy tín hiệu về đại dương ở nhiều hành tinh trong Hệ Mặt trời bên ngoài.

Các nhà khoa học đã tìm thấy tín hiệu về đại dương ở nhiều hành tinh trong Hệ Mặt trời bên ngoài.

Phát hiện này đã thúc đẩy NASA phóng tàu vũ trụ Europa Clipper vào tháng 10 năm nay, với mục đích nghiên cứu đại dương ấy và xác định xem nơi đây có phù hợp cho sự sống hay không.

Europa không phải nơi duy nhất xuất hiện đại dương ngoài Trái đất. Trên Mặt trăng Enceladus của sao Thổ chắc chắn có đại dương nước. Bằng chứng về một số nơi khác cũng đã xuất hiện trong năm nay. Vào tháng 2, các nhà thiên văn học công bố manh mối về đại dương ẩn trên Mặt trăng Mimas của sao Thổ. Tới tháng 10, dữ liệu chỉ ra một đại dương khác bị chôn vùi trong Miranda, một vệ tinh của sao Thiên Vương.

Việc tìm thấy nhiều bằng chứng về đại dương trong Hệ Mặt trời là điều quan trọng. Bởi lẽ, như ta đã biết, sự sống khởi nguồn từ nước. Tuy chúng ta không biết liệu có sự sống tồn tại trên những hành tinh xuất hiện đại dương (dù ở dạng vi khuẩn hay cá) hay không, nhưng đây sẽ là tiền đề để các nhà khoa học triển khai nhiều nghiên cứu hơn nữa.

Lập bản đồ bộ não của ruồi giấm

Nhắc tới ruồi giấm, hẳn nhiều người sẽ nhăn mặt khó chịu bởi “vị khách không mời mà tới” này luôn lảng vảng gần đồ ăn và ta khó mà xua đuổi chúng ra khỏi nhà. Thế nhưng, với nhiều nhà khoa học, con côn trùng nhỏ bé này - Drosophila melanogaster - là một trong những loài quan trọng nhất trên hành tinh. Tuy thật nhỏ bé, nhưng não của chúng thực hiện nhiều quá trình thần kinh cơ bản giống bộ não của con người chúng ta, dù là khi chúng tìm kiếm thức ăn hay “giao lưu” với những con ruồi khác. Điều ấy có nghĩa là nhờ bộ não của chúng, ta có thêm hiểu biết về mọi loại não, bao gồm cả chính chúng ta.

Bản đồ toàn diện bộ não ruồi giấm.

Vào tháng 10, các nhà khoa học đã thành công lập được bản đồ toàn diện của não một con ruồi giấm trưởng thành. 50 triệu kết nối giữa khoảng 140.000 tế bào thần kinh riêng lẻ trong bộ não của chúng được đặt trên một loại bản đồ đặc biệt. Việc tạo lập được bản đồ bộ não của bất kỳ sinh vật nào đều là thách thức khó khăn, nhưng cũng hứa hẹn nhiều tiềm năng.

Từ bản đồ toàn diện bộ não của ruồi (tuy không phức tạp như não người), các nhà khoa học sẽ có thêm manh mối để hiểu vì sao ta lại là ta. Chẳng hạn, hành vi bắt nguồn từ đâu? Suy nghĩ, hay ký ức, thực ra là cái gì? Kết nối lành mạnh hay không lành mạnh giữa các tế bào sẽ như thế nào? Làm sao hệ thống định vị 3D được kết nối vào não?

Mở ra hòm kho báu vũ trụ

Nhà thiên văn học Carl Sagan quá cố từng nói: “Chúng ta được hình thành từ vật chất của các vì sao”. Câu nói này thực ra khá đúng, vì mọi nguyên tố hình thành nên chính ta và các hành tinh đều bắt nguồn từ cái chết của vô số ngôi sao cổ xưa. Hiện nay, chúng ta sắp khám phá ra nơi khởi nguồn của vật chất sao nhờ tàu vũ trụ OSIRIS-REx của NASA.

Năm 2020, con tàu OSIRIS-REx đã lấy được mẫu vật từ tiểu hành tinh Bennu và đưa nó về Trái đất vào tháng 9/2023. Đây không phải lần đầu tiên các tàu vũ trụ đem về vật chất từ một tiểu hành tinh (Nhật Bản từng hai lần làm được điều này), song bụi thiên thạch Benmu, nặng 121,6g, là mẫu vật không nhiễm tạp chất lớn nhất từ trước tới nay mà các nhà khoa học thu được.

Tiểu hành tinh là các mảnh vỡ còn lại sau quá trình hình thành Hệ Mặt trời. Chúng không chỉ chứa các khoáng chất tham gia hình thành các hành tinh (gồm Trái đất), mà cả hóa chất tạo nên các vùng biển và đại dương của chúng ta, thậm chí là những hợp chất đã gieo dạng sống đầu tiên.

Năm nay, các nhà khoa học lần đầu quan sát mẫu vật này và kinh ngạc phát hiện: Mặt trời hình thành từ sự diệt vong của vô số vì sao, từ những ngôi sao có khối lượng thấp tới những ngôi sao lớn tới nỗi phát nổ thành siêu tân tinh; những phân tử lạ lùng trong mẫu vật cho thấy nó tới từ một thế giới có hoạt động địa chất mạnh mẽ bị phá hủy; một loạt các hợp chất tiền sinh học, gồm mọi loại axit amin, cũng được tìm thấy trong tiểu hành tinh nguyên sơ ấy.

Mẫu vật này đang viết lại mọi điều ta biết về nguồn gốc của Hệ Mặt trời, và các nhà khoa học mới chỉ nghiên cứu 1% của nó. Các nghiên cứu trong tương lai sẽ mở ra cho chúng ta nhiều hiểu biết hơn nữa.

Giới hạn nóng lên toàn cầu 1,50C sẽ bị phá vỡ

Kể ra thì điều này chẳng có gì đáng ngạc nhiên: những quốc gia thải ra nhiều khí nhà kính nhất thế giới đã hoàn toàn thất bại trong việc ngăn chặn lượng khí thải ra, và Trái đất tiếp tục nóng lên với tốc độ chóng mặt, kéo theo tình trạng khí hậu hỗn loạn. Song, năm nay là lần đầu tiên nhiệt độ trung bình toàn cầu sẽ có khả năng vượt ngưỡng 1,5°C so với mức trước thời kỳ công nghiệp.

Nhiệt độ toàn cầu tăng lên vượt ngưỡng sẽ kéo theo nhiều biến động về khí hậu.

Thực tế, sẽ không có sự kiện chấn động nào đột nhiên xảy tới ngay khi chúng ta vượt qua ranh giới này (ngoại trừ thời tiết cực đoan và những biến động khí hậu mà chúng ta đang trải qua). Thế nhưng, giới hạn 1,5°C vẫn quan trọng.

Theo Thỏa thuận Paris, gần 200 quốc gia đã nhất trí ngăn nhiệt độ Trái đất tăng lên 2°C so với trước thời kỳ công nghiệp, nhưng lý tưởng nhất là họ muốn giữ nhiệt độ toàn cầu ở dưới 1,5°C. Hành tinh càng nóng lên, chúng ta càng phải gánh chịu nhiều tác động bất lợi do biến đổi khí hậu gây ra. Mỗi lần nhiệt độ toàn cầu tăng 0,1°C, nguy cơ xảy ra các cơn bão mạnh hơn, đợt nắng nóng kéo dài hơn, các trận lũ lụt khốc liệt hơn... sẽ tăng theo. Nếu không thể đảo ngược tình trạng nhiệt độ gia tăng này, hay ít nhất là dừng lại, trong tương lai nhân loại sẽ gặp nhiều khó khăn hơn trước cơn thịnh nộ của thiên nhiên.

Con người lão hóa theo đợt

Nếu một ngày thức dậy bạn bỗng cảm thấy mình già nua hơn ngày hôm qua, khi chỉ làm những việc đơn giản như cúi xuống buộc dây giày mà phần thắt lưng chợt đau nhói, thì hãy yên tâm rằng đó không phải điều bất thường.

Kỳ lạ thay, dù chúng ta quả thực già đi từng ngày, song vào tháng 8 vừa qua, các nhà khoa học đã khám phá ra rằng cơ thể người dường như trải qua hai đợt lão hóa nhanh: một lần vào tuổi 44, một lần nữa khi ta chạm cột mốc 60.

Cơ thể người dường như trải qua hai đợt lão hóa nhanh: một lần vào tuổi 44, một lần nữa khi ta chạm cột mốc 60.

Với mẫu sinh học từ 108 tình nguyện viên, các nhà nghiên cứu đã theo dõi danh sách các chất hóa sinh và vi khuẩn khác nhau thay đổi thế nào qua nhiều độ tuổi. Trong quá trình này, các nhà khoa học bất ngờ nhận thấy một hiện tượng: cả đàn ông và phụ nữ dường như đều trải qua nhiều biến đổi quan trọng vào giữa những năm 40 tuổi. Chẳng hạn, cách cơ thể phản ứng và đối phó với bệnh tim mạch, cách cơ thể phân hủy các chất cồn, chất béo và caffein, đều thay đổi. Sau đó, khi bước sang tuổi 60, cơ thể chúng ta trải qua những biến đổi về điều hòa miễn dịch và chuyển hóa tinh bột.

Hiện nay, các nhà khoa học vẫn chưa hiểu được nguyên nhân của tình trạng này, cũng như không biết bao nhiêu thay đổi trong số đó chịu tác động từ lối sống so với tác động sinh học thuần túy.

AI tháo gỡ bí mật của protein

Năm nay, giải Nobel Hóa học được trao cho các nhà khoa học tham gia nghiên cứu protein – thành phần hỗ trợ phần lớn quá trình sinh hóa. Hiểu được cách protein vận hành đồng nghĩa với việc hiểu được các căn bệnh – từ sốt rét tới Parkinson – phát triển, và rồi xác định được cách ngăn chặn chúng.

Đáng chú ý, hai trong ba người nhận giải là Demis Hassabis và John Jumper, đều làm việc tại Google DeepMind, đã dự đoán cấu trúc 3D của protein nhờ mô hình AI của họ: AlphaFold2.

Với tính hiệu quả đáng ngạc nhiên, AI này có thể dự đoán cấu trúc của gần 200 triệu protein mà các nhà khoa học đã tìm thấy. AlphaFold2 sẽ là công cụ đắc lực giúp các nhà khoa học nhanh chóng tìm ra loại protein nào sẽ tham gia, hoặc được tạo ra, từ mọi phản ứng hóa học. Điều này hứa hẹn các nhà khoa học có thể giải mã vô cùng nhiều vấn đề rắc rối trong sinh hóa, từ tình trạng kháng kháng sinh cho tới các căn bệnh thần kinh.

Khoahocphattrien