Michio Kaku (1947) là giáo sư vật lý lý thuyết người Mỹ gốc Nhật Bản, giảng dạy tại Đại học Thành phố New York. Không chỉ nổi tiếng với vai trò đồng sáng lập Lý thuyết dây, ông còn được vinh danh là “người truyền thông cho các khoa học” do có nhiều đóng góp trong việc đưa khoa học tới đại chúng.
Ông là tác giả của nhiều cuốn sách khoa học bán chạy như Parallel Worlds (Các thế giới song song, 2004), Physics of the Impossible (Vật lý của những điều tưởng chừng bất khả, 2008)…
Được sự đồng ý của alphabooks, Zing trích đăng cuốn sách “Tương lai nhân loại” của tác giả Michio Kaku.
Việc sống trên Sao Hỏa nghe chừng rất lãng mạn trong tiểu thuyết viễn tưởng, nhưng thực tế lại khá gây nản lòng. Một chiến lược để sống tốt tại hành tinh này là biết tận dụng những gì sẵn có, như băng chẳng hạn. Do Sao Hỏa vốn là một khối băng rắn, nên bạn chỉ phải đào sâu vài mét là xuống được tới tầng băng vĩnh cửu.
Sau đó, bạn có thể đào băng lên, làm băng tan rồi lọc thành nước uống hoặc tách lấy oxy để thở và hydro để sưởi ấm hay làm nhiên liệu tên lửa. Để tránh bức xạ và bão cát, những người khai khẩn sẽ phải đào các hang trú ẩn ngầm trong đá. Sao Hỏa có khí quyển rất mỏng và từ trường rất yếu, nên bức xạ từ vũ trụ sẽ không bị hấp thụ hoặc đánh bật đi như ở Trái Đất, vì vậy bức xạ sẽ thực sự là một vấn đề.
 |
| Bề mặt của Sao Hỏa. |
Hoặc một cách khác là xây dựng căn cứ Sao Hỏa đầu tiên trong một ống dung nham lớn ở gần núi lửa. Trên Sao Hỏa có vô số núi lửa nên nhiều khả năng số lượng ống dung nham cũng nhiều.
Ngày trên Sao Hỏa dài tương đương ngày Trái Đất. Độ nghiêng của nó khi quay quanh Mặt Trời cũng giống Trái Đất. Tuy vậy, những người đi khai khẩn sẽ phải làm quen với trọng lực Sao Hỏa, chỉ bằng 40% trọng lực Trái Đất. Và giống như trên Mặt Trăng, họ cũng sẽ phải luyện tập liên tục để tránh mất cơ và xương.
Họ cũng cần “chiến đấu” với thời tiết vô cùng giá lạnh và sẽ phải vật lộn không ngừng để chống lại việc chết rét. Nhiệt độ Sao Hỏa hiếm khi cao hơn điểm đóng băng của nước và có thể xuống tới -127°C khi Mặt Trời lặn, do vậy bất kỳ sự cố về điện nào cũng có thể gây nguy hiểm đến tính mạng.
Dù chúng ta có thể đưa được người lên Sao Hỏa trước năm 2030, nhưng vì những trở ngại kể trên, có lẽ cũng phải đến năm 2050 hoặc hơn thì ta mới tập hợp được đủ thiết bị và nguyên vật liệu để xây dựng trạm thường trực trên hành tinh này.
Thể thao trên Sao Hỏa
Do nhu cầu vận động để tránh tình trạng thoái hóa cơ là rất lớn, các phi hành gia Sao Hỏa sẽ phải luyện tập các môn thể thao nặng. Và ở đây, họ sẽ thích thú nhận thấy mình như có năng lực của siêu nhân. Nhưng điều đó có nghĩa các sân vận động thể thao sẽ phải thiết kế lại hoàn toàn.
Trọng lực Sao Hỏa chỉ hơn 1/3 trọng lực Trái Đất một chút, nên về lý thuyết, một người sẽ nhảy cao gấp ba lần khi ở trên Sao Hỏa. Ném bóng trên Sao Hỏa cũng sẽ bay xa gấp ba, nên sân bóng rổ, bóng chày và bóng bầu dục đều phải rộng hơn.
Thêm nữa, áp suất khí quyển Sao Hỏa chỉ bằng 1% Trái Đất, nên mặt khí động lực học của môn bóng chày và bóng bầu dục sẽ thay đổi rất nhiều. Khó khăn lớn nhất là kiểm soát bóng. Ở Trái Đất, các cầu thủ được trả lương hàng triệu đôla vì họ có khả năng kiểm soát đường bay của bóng rất chuẩn xác, vốn là điều phải luyện tập suốt nhiều năm trời. Kiểm soát bóng tức là khống chế độ xoáy của bóng.
 |
| Mô phỏng cuộc sống trên Sao Hỏa. |
Khi bóng di chuyển giữa không trung, nó làm nhiễu động không khí, tạo ra những xoáy khí nhỏ tác động lên khiến bóng bay chệch và giảm tốc độ. (Ở quả bóng chày, các xoáy khí do đường khâu trên bóng tạo ra, chính những đường khâu này quyết định độ xoáy. Ở quả bóng gôn, xoáy khí hình thành do các vết lõm trên bề mặt, còn ở quả bóng đá là do các chỗ nối giữa các miếng da tạo thành).
Cầu thủ bóng bầu dục phải ném sao cho bóng xoáy nhanh trong không trung. Bóng xoáy sẽ làm giảm các xoáy khí trên bề mặt bóng, khiến bóng có thể lao đi chính xác hơn, xa hơn và không bị rơi quá sớm. Đồng thời, khi xoáy nhanh, quả bóng sẽ giống một con quay hồi chuyển nhỏ luôn di chuyển cố định về một hướng. Nhờ vậy, nó không bay lệch và chụp bóng cũng dễ dàng hơn.
Áp dụng lý thuyết về dòng khí, ta có thể chứng minh được tính ưu việt của nhiều cách ném bóng chày trong huyền thoại. Nhiều thế hệ cầu thủ phát bóng chày đã xác nhận họ có thể ném theo kỹ thuật bóng lượn (knuckleball) hoặc bóng vòng cung (curveball), nhờ đó kiểm soát được đường bay của bóng – điều tưởng chừng rất hoang đường.
Video tua nhanh khẳng định họ đã đúng. Nếu quả bóng bay với độ xoáy thấp (bóng lượn), sự nhiễu khí sẽ ở mức tối đa và đường bóng trở nên khó phán đoán. Nếu bóng xoáy nhanh, áp suất khí ở một bên quả bóng sẽ lớn hơn bên còn lại (theo nguyên lý Bernoulli) và bóng sẽ đổi hướng ở một thời điểm.
Tất cả những giải thích trên là để nói rằng áp suất khi thấp đi ở Sao Hỏa có thể khiến ngay cả các cầu thủ tầm cỡ thế giới trên Trái Đất mất đi khả năng kiểm soát bóng và một lớp vận động viên Sao Hôm sẽ nổi lên thay thế họ. Thuần thục một môn thể thao trên Trái Đất cũng không có nhiều ý nghĩa khi áp dụng trên Sao Hỏa.
Nếu liệt kê danh sách các môn thể thao trong Thế vận hội Olympic, ta sẽ thấy tất cả đều phải biến đổi để phù hợp với trọng lực và áp suất thấp ở Sao Hỏa, không có ngoại lệ. Có lẽ sẽ có Thế vận hội Sao Hỏa riêng, với những môn thể thao mới không thể tồn tại với điều kiện vật lý trên Trái Đất và thậm chí còn chưa từng xuất hìện.
Các điều kiện trên Sao Hỏa có thể giúp tăng tính nghệ thuật và vẻ đẹp mắt của một số bộ môn khác. Ví dụ, vận động viên trượt băng nghệ thuật trên Trái Đất chỉ xoay được 4 vòng trên không. Chưa có vận động viên nào xoay thành công 5 vòng. Đó là do độ cao của cú nhảy bị hạn chế bởi vận tốc khi bật người và lực hút của trọng lực.
Nhưng trên Sao Hỏa, họ sẽ nhảy cao hơn gấp ba, thực hiện những cú nhảy và màn xoay vòng ngoạn mục do trọng lực và áp suất ở đây thấp. Vận động viên thể dục dụng cụ trên Trái Đất xoay người, uốn mình trên không được là vì sức cơ bắp của họ vượt trên trọng lượng cơ thể. Trên Sao Hỏa, sự vượt trội của sức cơ bắp càng tăng lên gấp bội so với trọng lượng cơ thể, cho phép họ thực hiện thành công các động tác chưa từng thấy nơi địa cầu.
 |
| Viễn cảnh con người sinh sống trên Sao Hỏa. |
Du lịch Sao Hỏa
Một khi các phi hành gia đã giải quyết xong các vấn đề cơ bản và mang tính sống còn để sống sót trên Sao Hỏa, họ có thể thưởng thức cảnh đẹp nơi Hành tinh đỏ.
Do Sao Hỏa có trọng lực thấp, khí quyển mỏng và không có nước lỏng, nên các dãy núi đều rất đồ sộ so với núi trên Trái Đất. Olympus Mons trên Sao Hỏa là núi lửa lớn nhất được biết đến trong Hệ Mặt Trời. Nó cao gấp 2,5 lần ngọn Everest và rộng đến nỗi nếu đặt vào Bắc Mỹ, nó sẽ trải dài từ thành phố New York của Mỹ tới tận thành phố Montreal của Canada.
Trọng lực thấp cũng có nghĩa những người leo núi sẽ không thấy mệt nhọc khi mang vác nhiều hành trang nặng nề và có thể lập nhiều kỳ tích về sức bền, giống các phi hành gia trên Mặt Trăng.
Kề bên Olympus Mons là ba núi lửa nhỏ hơn nằm thẳng hàng. Sự hiện diện và vị trí của chúng là bằng chứng về hoạt động kiến tạo cổ xưa tại Sao Hỏa. Ta có thể so sánh vùng này với quần đảo Hawaii trên Trái Đất.
Bên dưới Thái Bình Dương có một bể dung nham tĩnh. Khi mảng kiến tạo di chuyển trên bể này, áp lực dung nham cứ định kỳ đẩy lên qua lớp vỏ Trải Đất, tạo thành hòn đảo mới nhất trong quần đảo Hawaii. Nhưng dường như hoạt động kiến tạo trên Sao Hỏa đã kết thúc từ lâu, là bằng chứng cho thấy lõi hành tinh đã nguội.
Hẻm núi lớn nhất Sao Hỏa, Thung lũng Mariner, có lẽ cũng là hẻm núi lớn nhất Hệ Mặt Trời. Mariner lớn đến mức nếu đặt vào Bắc Mỹ, nó sẽ trải dài từ thành phố New York đến Los Angeles. Những “phượt thủ” ngây ngất trước hẻm núi Grand Canyon hẳn sẽ sững sờ trước mạng lưới hẻm núi nằm bên ngoài Trái Đất này.
Nhưng khác với Grand Canyon, dưới đáy Thung lũng Mariner không có sông chảy qua. Theo giả thuyết mới nhất, hẻm núi dài gần 5.000 km này là điểm tiếp giáp giữa hai mảng kiến tạo cổ đại, giống đường đứt gãy San Andreas ở Mỹ.
Khách du lịch sẽ quan tâm nhất đến hai chỏm băng địa cực khổng lồ tại Hành tinh đỏ. Băng trên Sao Hỏa gồm hai loại và có cấu tạo khác băng ở Trái Đất. Một loại hình thành từ nước đóng băng, tồn tại vĩnh viễn và hầu như quanh năm không thay đổi.
Loại thứ hai là băng khô hay cacbon điôxít đóng băng, sẽ mở rộng hoặc thu hẹp tùy theo mùa. Vào mùa hè, băng khô bay hơi và biến mất, chỉ còn hai cực băng cấu tạo từ nước. Vì vậy, hình dạng hai cực băng sẽ thay đổi tùy vào thời điểm trong năm.
Trong khi bề mặt Trái Đất luôn luôn biến đổi thì địa hình cơ bản của Sao Hỏa không thay đổi qua hàng tỷ năm. Do đó, Sao Hỏa có những đặc điểm mà Trái Đất không có, như tàn tích của hàng nghìn hố thiên thạch khổng lồ cổ xưa. Trái Đất cũng từng có các hố thiên thạch khổng lồ, nhưng nước đã làm xói mòn và khiến nhiều hố biến mất.
Hơn nữa, cứ vài trăm triệu năm, hoạt động kiến tạo lại diễn ra làm phần lớn bề mặt Trái Đất thay đổi, nên các hố thiên thạch cổ đều biến thành dạng địa hình khác. Trong khi đó, quang cảnh trên Sao Hỏa là quang cảnh đã đóng băng theo thời gian.
Trên một số phương diện, chúng ta hiểu biết về bề mặt Sao Hỏa còn nhiều hơn bề mặt Trái Đất. 3/4 bề mặt Trái Đất là đại dương bao phủ, còn Sao Hỏa không có đại dương. Các tàu thăm dò bay quanh Sao Hỏa đã chụp ảnh được từng mét vuông bề mặt hành tinh này và cung cấp cho ta bản đồ địa hình chi tiết.
Băng, tuyết, bụi và các đụn cát trên Sao Hỏa kết hợp với nhau tạo nên những hình thế địa chất chưa từng thấy trên Trái Đất. Đi bộ ngang qua địa hình Sao Hỏa sẽ là giấc mơ của các “phượt thủ”.
Một chướng ngại dễ thấy ngăn trở việc đưa Sao Hỏa trở thành địa điểm du lịch là những cơn lốc bụi quái ác hoành hành gần như hàng ngày trên khắp các sa mạc. Lốc trên Sao Hỏa có khi vươn cao hơn núi Everest, khiến lốc địa cầu chỉ như những chú lùn cao vài chục mét.
Bên cạnh lốc, còn có bão cát khổng lồ phủ lớp cát dày lên toàn bộ Sao Hỏa suốt nhiều tuần. Nhưng chúng không gây thiệt hại lớn do áp suất khí quyển Sao Hỏa thấp. Với các phi hành gia, gió giật 150 km/giờ ở Sao Hỏa sẽ chỉ như gió 15 km/giờ. Chúng có thể gây phiền hà, như thổi bụi vào đồ vũ trụ, máy móc, xe cộ và gây hỏng hóc, hư hại, nhưng sẽ không tàn phá được các tòa nhà và công trình.
Do bầu không khí Sao Hỏa rất mỏng, nên máy bay trên Sao Hỏa cần sải cánh lớn hơn rất nhiều trên Trái Đất. Máy bay sử dụng quang năng sẽ cần tiết diện rất to và tốn rất nhiều tiền khi khai thác cho mục đích giải trí. Nhiều khả năng ta sẽ khó có cơ hội thấy các du khách bay qua những hẻm núi Sao Hỏa như ở Grand Canyon.
Nhưng các loại khí cầu to nhỏ sẽ là phương tiện chuyên chở thuận tiện, bất chấp nhiệt độ và áp suất thấp. Chúng vừa có thể thám hiểm Sao Hỏa ở cự ly gần hơn tàu thăm dò ngoài quỹ đạo rất nhiều, vừa di chuyển được trên phạm vi rộng. Một ngày nào đó, có lẽ khung cảnh các khí cầu bay lượn trên những kỳ quan địa chất Sao Hỏa sẽ trở nên quen thuộc.
