Tàu thăm dò Perseverance của NASA cất cánh lên sao Hỏa trên một tên lửa Atlas V từ Trạm Không quân Cape Canaveral ở Florida (Hoa Kỳ). Nguồn: Nature

Điểm đến sao Hỏa

2020 là một năm bước ngoặt trong khám phá không gian. Ba sứ mệnh trên sao Hỏa được khởi động vào tháng 7/2020, khi Trái đất và sao Hỏa thẳng hàng, tạo điều kiện phóng tàu vũ trụ đến hành tinh đỏ hiệu quả hơn. Các tiểu Vương quốc Ả Rập Thống nhất đã khởi động sứ mệnh liên hành tinh đầu tiên - Hope, sẽ quay quanh sao Hỏa và nghiên cứu thời tiết của hành tinh này. Trung Quốc đã phóng tàu vũ trụ Tianwen-1, bao gồm một tàu đổ bộ, tàu quỹ đạo và tàu thăm dò. Đây là nỗ lực hạ cánh đầu tiên của quốc gia này trên sao Hỏa. Trong khi đó, Hoa Kỳ đã gửi tàu thăm dò Perseverance để khoan và thu thập các mẫu đá ở miệng núi lửa Jezero chưa được khám phá, nằm ở phía Bắc xích đạo sao Hỏa. Perseverance là giai đoạn đầu tiên trong kế hoạch hợp tác giữa NASA và Cơ quan vũ trụ châu Âu, với mục tiêu lần đầu tiên mang đá từ sao Hỏa về Trái đất để nghiên cứu.

NASA cũng đạt được một số bước tiến trong nỗ lực thu thập mẫu vật từ các tiểu hành tinh. Vào tháng 10 vừa qua, sứ mệnh OSIRIS-REx của NASA đã lấy bụi và đá ở tiểu hành tinh Bennu. Tàu vũ trụ OSIRIS-REx sẽ quay trở lại Trái đất vào năm 2023 - tuy nhiên, đây không phải là con tàu đầu tiên thu thập vật liệu trên bề mặt các tiểu hành tinh. Vào đầu tháng 12, sứ mệnh Hayabusa2 của Nhật Bản đã “đánh bại” OSIRIS-REx, hạ cánh xuống Úc và mang về một ít bụi từ tiểu hành tinh Ryugu.

Trung Quốc đã thực hiện một bước đi đầy tham vọng trong khám phá Mặt trăng, bằng cách phóng tàu vũ trụ đầu tiên để thu thập bụi trên Mặt trăng và mang về Trái đất. Sứ mệnh Chang’e-5 đã hạ cánh xuống đồng bằng núi lửa Oceanus Procellarum vào ngày 1/12 và lấy đầy một thùng bụi đất từ Mặt trăng. Sau đó, một phương tiện cất cánh từ bề mặt Mặt trăng vào ngày 3/12 đã cập bến thành công với tàu quỹ đạo để quay về Trái đất.

Lửa và băng

Năm nay cũng là một năm khắc nghiệt về môi trường, bắt đầu vào tháng một với những đợt cháy rừng chưa từng thấy trên khắp nước Úc. Những ngọn lửa vượt ngoài tầm kiểm soát và khói từ các đám cháy đã giết chết hàng trăm người, phá hủy hàng ngàn ngôi nhà và tàn phá hệ sinh thái. Mặc dù nghiên cứu thực địa bị gián đoạn, các nhà sinh học đã nhanh chóng ghi lại những tác động khủng khiếp tới đa dạng sinh học của cháy rừng, và các nhà khảo cổ học đã điều tra thiệt hại ở hàng nghìn khu vực bản xứ cổ đại,

Những cảnh tượng tàn khốc tương tự cũng diễn ra trên toàn cầu, khi các vụ cháy rừng kỷ lục thiêu rụi lãnh nguyên Siberia, các vùng đất ngập nước nhiệt đới ở Nam Mỹ và miền Tây Hoa Kỳ. Ở California, cháy rừng đã đe dọa cả Đài quan sát Lick 132 tuổi trên núi Hamilton gần San Jose và Đài quan sát Mount Wilson gần Pasadena.

Mùa bão trên Đại Tây Dương cũng phá kỷ lục, với 30 cơn bão được đặt tên, 12 trong số đó đổ bộ vào Hoa Kỳ. Tháng chín vừa qua, băng ở biển Bắc Cực đã giảm xuống mức thấp thứ hai trong hơn 40 năm qua, trong khi đó tại Nam Cực, các nhà khoa học tiếp tục thăm dò sông băng Thwaites khổng lồ nằm ở rìa lục địa và đang ngày càng bất ổn. Dữ liệu do một tàu ngầm robot thu thập cho thấy dòng nước ấm đang trào lên và trộn lẫn bên dưới lớp băng, làm dấy lên lo ngại rằng sông băng sắp sụp đổ.

Các cuộc đàm phán quốc tế về khí hậu đã bị trì hoãn, những hạn chế đi lại do đại dịch Covid-19 khiến hội nghị thượng đỉnh về khí hậu COP26 của Liên Hợp Quốc mà nhiều người mong đợi phải hoãn lại đến năm sau. Tuy nhiên, một số chính phủ đã củng cố các cam kết về khí hậu của mình. Trung Quốc đã đặt mục tiêu trung hòa carbon vào năm 2060 và Nhật Bản đặt mục tiêu đến năm 2050 sẽ đạt mức phát thải ròng khí nhà kính bằng 0. Liên minh châu Âu cũng đặt mục tiêu trung hòa carbon vào năm 2050 và đưa ra các mục tiêu phát thải ngắn hạn mới đầy tham vọng. Trong khi đó, nhiều người hy vọng rằng chiến thắng của Joe Biden trong cuộc bầu cử Tổng thống Hoa Kỳ sẽ hứa hẹn việc thúc đẩy các chính sách thân thiện với khí hậu nhiều hơn.

Tiêu điểm về bất bình đẳng

Năm 2020, các nhà khoa học cùng với hàng triệu người đã biểu tình trên khắp thế giới để phản đối nạn phân biệt chủng tộc và sự tàn bạo của cảnh sát sau vụ cảnh sát giết hại George Floyd vào tháng năm ở Minneapolis, Minnesota (Hoa Kỳ). Các nhà nghiên cứu đã chia sẻ trải nghiệm của họ về nạn phân biệt chủng tộc trong khoa học, kêu gọi hành động quyết liệt hơn để giải quyết tình trạng bất bình đẳng trên toàn hệ thống. Nhiều tổ chức khoa học lớn đã đưa ra các thông điệp công khai ủng hộ phong trào “Mạng sống của người da màu cũng đáng quý” (Black Lives Matter). Vào ngày 10/6, hàng nghìn nhà nghiên cứu, cùng với các hiệp hội khoa học, trường đại học và tổ chức (bao gồm cả Nature), đã đình công để tìm hiểu và lập kế hoạch nhằm chống nạn phân biệt chủng tộc trong khoa học, sau một chiến dịch trực tuyến kêu gọi cộng đồng thông qua các hashtag như #ShutDownSTEM (Tạm ngừng STEM), #ShutDownAcademia (Tạm ngừng học thuật) và #StrikeForBlackLives (Đình công vì sự sống của người da màu).

Nhân viên y tế Mỹ xuống đường biểu tình chống phân biệt chủng tộc.

Hiện nay, một số trường đại học đã tiến hành kế hoạch thay đổi tên của các tòa nhà, chương trình và đài tưởng niệm dành cho các nhân vật lịch sử có tư tưởng kỳ thị hoặc phân biệt chủng tộc. Và các nhà nghiên cứu đang tìm kiếm các biện pháp can thiệp có thể giúp chống lại phân biệt chủng tộc và kiềm chế việc sử dụng vũ lực trong công việc của cảnh sát. Vào tháng 10, Viện Y tế Howard Hughes ở Chevy Chase, Maryland (Hoa Kỳ) đã trở thành tổ chức nghiên cứu y sinh học lớn đầu tiên cam kết bồi thường tài chính cho việc sử dụng các tế bào của Henrietta Lacks, một phụ nữ da đen. Năm 1951, các bác sĩ đã lấy tế bào ung thư từ Lacks mà không có sự đồng ý của bà, sau đó tạo ra dòng tế bào HeLa đã góp phần tạo nên ngành công nghiệp công nghệ sinh học trị giá hàng tỷ USD hiện nay.

Biến đổi chính trị

Các nhà khoa học khí hậu không phải là những người duy nhất ăn mừng chiến thắng của ông Biden vào tháng 11. Khi Biden nhậm chức vào ngày 20/1/2021, ông sẽ có cơ hội đảo ngược nhiều chính sách mà chính quyền Donald Trump đưa ra gây tổn hại cho khoa học và y học cộng đồng. Ngoài việc ban hành các chính sách tích cực hơn về biến đổi khí hậu và môi trường, Biden đã bảo đảm rằng sẽ dựa trên các yếu tố khoa học nhiều hơn để ứng phó với đại dịch Covid-19 và cam kết xóa bỏ các lệnh cấm đi lại, giúp các nhà khoa học và kỹ sư nước ngoài ở lại Hoa Kỳ lâu dài dễ dàng hơn.

Tại châu Âu, các nhà nghiên cứu tiếp tục quan ngại về những tác động tiềm tàng của Brexit đối với nguồn tài trợ và hợp tác quốc tế. Vương quốc Anh rời Liên minh châu Âu vào ngày 31/1 nhưng một cột mốc quan trọng khác của Brexit đến vào ngày 31/12, khi “giai đoạn chuyển tiếp” kéo dài 11 tháng của quốc gia này hết hạn. Mặc dù thời hạn sắp đến, nhiều vấn đề ảnh hưởng đến các nhà khoa học - bao gồm cả việc tiếp cận các chương trình nghiên cứu của EU - vẫn chưa được giải quyết.

Những “đầu tiên” trong vật lý

2020 là năm đầu tiên của vật lý chất ngưng tụ. Các nhà nghiên cứu đã chứng minh tạo ra được một chất siêu dẫn ở nhiệt độ phòng - một vật liệu dẫn điện không phát sinh nhiệt lượng và có thể hoạt động tốt trên 0°C. Bước đột phá này đã được chờ đợi từ lâu, tuy nhiên, một điều đáng lưu ý là nó chỉ có thể tồn tại ở mức áp suất gần bằng áp suất trong lõi Trái đất, do đó làm giới hạn khả năng ứng dụng của vật liệu này.

Một nhóm nghiên cứu khác đã tìm thấy bằng chứng xác thực đầu tiên của các trạng thái điện tử “bện”, được gọi là anyon - một bước tiến tới một phương pháp mới để xây dựng máy tính lượng tử. Ngoài ra, một phòng thí nghiệm vật lý trên Trạm vũ trụ quốc tế đã tạo ra ngưng tụ Bose-Einstein đầu tiên - một chất khí hành xử như một đơn nguyên tử - ở trạng thái không trọng lực. Kỹ thuật này giúp tạo ra các ngưng tụ Bose-Einstein đạt nhiệt độ thấp kỷ lục: 20 phần nghìn tỷ độ trên độ không tuyệt đối, phương pháp này cũng cho phép các nhà khoa học thực hiện các thí nghiệm trong thời gian dài hơn và phức tạp hơn về chất ngưng tụ so với khi thực hiện trên Trái đất.

Trong khi đó, giới toán học thuần túy trên toàn thế giới đã bị sốc khi nhà toán học Nhật Bản Shinichi Mochizuki tuyên bố chứng minh thành công giả thuyết abc - một vấn đề lớn trong lý thuyết số, qua các bài báo. Từng được Mochizuki công bố cách đây tám năm, những nội dung này đến nay vẫn còn gây tranh cãi.

Bên cạnh đó, hai đột phá lớn sẽ giúp chúng ta dễ dàng hiểu rõ hơn cấu trúc của protein. Đầu tiên, kỹ thuật hiển vi điện tử nhiệt độ thấp (cryo-EM) đạt đến độ phân giải nguyên tử, có độ chính xác tương đương kính hiển vi điện tử ứng dụng phương pháp tinh thể học tia X - có độ chính xác cao nhưng cồng kềnh. Thứ hai, lần đầu tiên các nhà khoa học ứng dụng thành công kỹ thuật học máy để suy đoán cấu trúc protein từ các mã di truyền có độ chính xác gần như tương đương các thí nghiệm truyền thống. Các nhà sinh học cấu trúc cho biết hệ thống có tên AlphaFold, do DeepMind - một công ty AI thuộc Google có trụ sở tại London phát triển, có thể thay đổi cuộc chơi nghiên cứu thuốc.

Thanh Bình