Frank Drake: Người săn lùng sự sống ngoài hành tinh

Frank Drake là người khởi xướng lĩnh vực khoa học tìm kiếm trí thông minh ngoài Trái đất (SETI). Ông đã phát triển Phương trình Drake nổi tiếng để ước tính số lượng nền văn minh có thể tồn tại trong dải Ngân hà [hoặc thiên hà Milky Way]. Nhiều người biết đến ông như một người thầy thông thái, một cố vấn giàu kinh nghiệm, là nguồn cảm hứng cho nhiều thế hệ nhà vật lý thiên văn.

Drake sinh ra tại Chicago, bang Illinois (Mỹ) vào ngày 28/5/1930. Ông bắt đầu tìm hiểu về những ngôi sao và hành tinh vào năm 8 tuổi, khi người cha nói với ông rằng tồn tại những thế giới khác trong không gian. Cha của Drake muốn nói đến các hành tinh khác trong hệ Mặt trời, nhưng tâm trí của Drake lúc đó đã mường tượng về những thế giới tương tự như Trái đất phân bố rải rác khắp dải Ngân hà. Đó là những hành tinh có thể sinh sống được, với các sinh vật đủ thông minh để tạo ra phiên bản ô tô, đường phố và quê hương của riêng mình.

Drake nuôi dưỡng niềm đam mê khám phá không gian vũ trụ trong suốt quá trình học tập của mình. Ông tốt nghiệp Đại học Cornell với tấm bằng cử nhân vật lý kỹ thuật năm 1951, sau đó tham gia chương trình đào tạo sĩ quan dự bị của lực lượng Hải quân Mỹ từ năm 1952 đến năm 1955. Ông tiếp tục nghiên cứu thiên văn học và bảo vệ thành công luận án tiến sĩ tại Đại học Harvard. Cố vấn của ông là nhà vật lý thiên văn nổi tiếng Cecilia Payne-Gaposchkin, người đầu tiên đề xuất rằng các ngôi sao cấu tạo chủ yếu từ hydro và heli.

Trong thời gian ở Đại học Harvard, Drake đã có cơ hội kiểm tra những ý tưởng thời thơ ấu của mình về sự tồn tại của các hành tinh giống với Trái đất trong vũ trụ. Một đêm nọ, khi ông đang quan sát cụm sao Pleiades bằng kính viễn vọng vô tuyến thì nhận thấy một tín hiệu kỳ lạ dường như di chuyển dọc theo cụm sao. Ông tự hỏi đây có phải là tín hiệu từ một chương trình phát sóng của những sinh vật ngoài hành tinh?

Sau khi phân tích kỹ lưỡng, Drake nhận thấy đó là đường truyền tín hiệu của một người phát sóng radio nghiệp dư ở khu vực lân cận. Nhưng sự việc này đã khiến ông suy nghĩ rất nhiều. Ông muốn tìm hiểu xem liệu một tín hiệu vô tuyến nhân tạo có thể đến từ những hệ sao xa xôi hay không.

Sau khi nhận bằng tiến sĩ, Drake chyển đến làm việc tại Đài thiên văn vô tuyến quốc gia (NRAO) ở Green Bank, West Virginia (Mỹ), nơi ông thực hiện những quan sát đầu tiên về vành đai bức xạ của sao Mộc, đo nhiệt độ bề mặt khắc nghiệt trên sao Kim và phân tích hiệu ứng nhà kính trong bầu khí quyển đậm đặc của nó.

Năm 1960, Drake sử dụng đài quan sát NRAO để triển khai một thí nghiệm SETI tiên phong, gọi là Dự án Ozma. Tên gọi của dự án bắt nguồn từ tên một vị thủ lĩnh trong cuốn sách Phù thủy xứ Oz của tác giả L.Frank Baum. Trong thời gian ba tháng, Drake đã quan sát các ngôi sao giống Mặt trời bao gồm Tau Ceti và Epsilon Eridani để dò tìm tín hiệu vô tuyến từ các hành tinh có nền văn minh ngoài Trái đất.

Dự án Ozma nhanh chóng thu hút sự chú ý của công chúng và giới truyền thông. Năm 1961, Viện Hàn lâm Khoa học Quốc gia Mỹ đã hỗ trợ Drake tổ chức một hội thảo tại Green Bank để thảo luận sâu hơn về việc tìm kiếm sự sống thông minh trong vũ trụ. Trong số những người tham gia, nổi tiếng nhất phải kể đến nhà thiên văn học Carl Sagan và nhà hóa sinh Melvin Calvin.

Drake cho rằng ông cần đưa ra ý tưởng của riêng mình nhằm định hướng các chủ đề thảo luận trong buổi hội thảo. Để tập trung suy nghĩ, ông đi xuống tầng hầm bên dưới nhà ăn của đài quan sát. Ông bắt đầu viết ra danh sách các yếu tố mà giới khoa học cần biết để ước tính mức độ phổ biến của các nền văn minh trong dải Ngân hà, ví dụ như tốc độ hình thành sao, xác suất sao có hành tinh quay xung quanh, xác suất sự sống phát triển, khoảng thời gian trung bình một nền văn minh phát tín hiệu vào không gian,...

Drake nhận thấy ý tưởng của mình có thể chuyển đổi thành một phương trình để tính toán số lượng các nền văn minh dựa trên giá trị của những biến số. Ông đã trình bày cách tính của mình tại buổi hội thảo, và sau này giới khoa học gọi nó là Phương trình Drake.

Áp dụng phương trình Drake, các nhà khoa học ước tính có khoảng 50 nghìn tỷ hành tinh trong vũ trụ đáp ứng những điều kiện có lợi cho sự sống. Chỉ riêng trong dải Ngân hà của chúng ta cũng có khoảng 60 tỷ hành tinh nằm trong vùng sinh sống được xung quanh các ngôi sao.

Sau thời gian công tác ở đài quan sát NRAO, Drake làm việc một thời gian ngắn tại Phòng thí nghiệm Sức đẩy Phản lực (JPL) của NASA với tư cách là trưởng bộ phận khoa học hành tinh và Mặt trăng trước khi gia nhập khoa thiên văn của Đại học Cornell vào năm 1964. Ông đảm nhiệm chức vụ Giám đốc Đài quan sát vô tuyến Arecibo ở Puerto Rico từ năm 1966 đến năm 1968.

Trong nhiệm kỳ của mình, Drake đã tiến hành nhiều nâng cấp cho Đài quan sát Arecibo. Ông chủ trì việc lắp đặt một bề mặt mới trên đĩa vô tuyến khổng lồ của kính thiên văn, làm cho thiết bị này nhạy hơn nhiều, cũng như bổ sung một radar mới mạnh mẽ có thể phát hiện chuyển động của các tiểu hành tinh và nhiều thiên thể khác.

Drake cũng đóng vai trò quan trọng trong việc lên ý tưởng cho những thông điệp mà nhân loại gửi tới người ngoài hành tinh, nếu họ tồn tại. Ông đã thiết kế “Thông điệp Arecibo” năm 1974, một tín hiệu vô tuyến được chiếu tới một cụm sao cách Trái đất 22.000 năm ánh sáng.

Năm 1972, Drake là người đồng thiết kế Pioneer Plaque – một đĩa nhôm mạ vàng chứa những thông điệp hình ảnh gắn trên tàu vũ trụ Pioneer 10 và Pioneer 11. Nội dung của nó bao gồm hình minh họa con người (bao gồm cả nam và nữ), hệ Mặt trời và bản đồ xác định vị trí chính xác của Mặt trời trong dải Ngân hà.

Năm 1977, NASA đã phóng hai tàu vũ trụ không người lái Voyagers 1 và Voyagers 2 với mục tiêu khám phá khu vực bên ngoài hệ Mặt trời và vùng không gian liên sao. Mỗi tàu mang theo một đĩa ghi làm bằng vàng (Golden Record) lưu trữ thông tin về các bản nhạc, âm thanh xung quanh trên Trái đất, 116 hình ảnh về hành tinh của chúng ta và hệ Mặt trời. Drake chính là giám đốc kỹ thuật trong việc chế tạo đĩa Golden Record.

“Tôi thích khám phá và tìm hiểu những thứ tồn tại trong vũ trụ. Và theo ý kiến của riêng tôi, điều thú vị và hấp dẫn nhất mà bạn có thể tìm thấy trong vũ trụ không phải là một loại sao hay thiên hà khác mà là một dạng sự sống khác”, Drake từng chia sẻ trên trang Nature trước khi qua đời tại nhà riêng ở Aptos, California vào tháng 9/2022.

Theo National Geographic, Nature