Terraforming là một cách tiếp cận mang tính lý thuyết nhằm thay đổi một hành tinh hoặc mặt trăng sao cho nó có thể hỗ trợ sự sống của con người và các dạng sống giống Trái Đất. Ý tưởng này tập trung vào việc điều chỉnh các yếu tố môi trường then chốt như khí quyển, nhiệt độ bề mặt và khí hậu tổng thể, để tạo ra những điều kiện gần với Trái Đất hơn.

Quá trình này có thể bao gồm việc tăng nồng độ oxy, cho phép nước lỏng tồn tại trên bề mặt, và ổn định các mô hình khí hậu dài hạn. Sao Hỏa là hành tinh thường xuyên được nhắc đến nhất trong các đề xuất như vậy, với nhiều ý tưởng khác nhau, từ việc giải phóng các loại khí giữ nhiệt để làm ấm hành tinh cho đến việc đưa vào các vi sinh vật có khả năng tạo ra oxy một cách chậm rãi trong hàng nghìn năm.

Terraforming: từ khoa học viễn tưởng sang nghiên cứu khoa học

Trong nhiều thập kỷ, việc biến Sao Hỏa thành một thế giới có thể sinh sống chủ yếu thuộc về lĩnh vực khoa học viễn tưởng. Viễn cảnh tái tạo một hành tinh lạnh lẽo, không có sự sống thành nơi có thể nuôi dưỡng sự sống từ lâu đã cuốn hút công chúng, nhưng phần lớn các nhà khoa học cho rằng điều đó vượt xa khả năng thực tế. Quan điểm này hiện đang được xem xét lại.

Một nhóm các nhà nghiên cứu do Tiến sĩ Erika DeBenedictis của Pioneer Labs dẫn đầu cho rằng terraforming xứng đáng được xem xét nghiêm túc như một chương trình nghiên cứu khoa học — không phải là mục tiêu tức thời, mà là một chủ đề cần được nghiên cứu có hệ thống trong bối cảnh các tiến bộ gần đây.

Tiến sĩ DeBenedictis, Giám đốc điều hành của Pioneer Labs, đã trình bày lập luận này trong bản tổng kết hội thảo chuẩn bị cho Hội thảo “Green Mars” năm 2025. Bà lưu ý rằng cách đây ba thập kỷ, terraforming Sao Hỏa không chỉ là điều khó khăn mà gần như hoàn toàn không thể. Kể từ đó, sự kết hợp của nhiều tiến bộ công nghệ đã làm thay đổi những gì có thể đạt được. Việc giảm chi phí phóng nhờ tàu Starship của SpaceX, cùng với các phát triển trong sinh học tổng hợp và mô hình hóa khí hậu, đã làm thay đổi cục diện. Vì vậy, cuộc thảo luận đã chuyển từ câu hỏi liệu terraforming có vi phạm các định luật vật lý hay không sang những vấn đề sâu sắc hơn: liệu chúng ta có nên theo đuổi nó hay không, và một lộ trình khả thi sẽ trông như thế nào.

Lộ trình theo từng giai đoạn để tạo ra một hành tinh sống

Bản tổng kết hội thảo kể một câu chuyện bắt đầu từ hình dung về trạng thái cuối cùng của một Sao Hỏa đã được cải tạo, rồi lần ngược lại để phác thảo cách hành tinh này có thể đạt tới trạng thái đó. Ý tưởng được tổ chức theo từng giai đoạn.

Giai đoạn đầu tiên tập trung vào việc làm ấm hành tinh. Các nhà khoa học cho rằng nhiệt độ trung bình của Sao Hỏa có thể tăng thêm vài chục độ trong vòng vài thập kỷ bằng cách giải phóng các loại aerosol hoặc khí nhà kính được thiết kế đặc biệt.

Các nghiên cứu cho thấy Sao Hỏa chứa đủ lượng băng nước để tạo thành một đại dương có diện tích gần 4 triệu km², với độ sâu trung bình khoảng 300 mét. Nếu nhiệt độ toàn cầu tăng khoảng 30°C, lượng băng này có thể bắt đầu tan chảy, cho phép nước lỏng tồn tại bền vững trên bề mặt.

Giai đoạn tiếp theo tập trung vào việc đưa sự sống lên hành tinh, bắt đầu từ cấp độ vi mô. Sinh học tổng hợp đóng vai trò then chốt trong đề xuất này. Các nhà nghiên cứu hình dung việc tạo ra các sinh vật ưa cực trị — những vi sinh vật thích nghi với môi trường khắc nghiệt — bằng cách kết hợp các đặc tính như chịu nhiệt, kháng bức xạ và khả năng tồn tại mà gần như không phụ thuộc vào áp suất khí quyển. Khi được thả ra, các vi sinh vật bền bỉ này có thể lan rộng trên Sao Hỏa theo dạng phát triển giống tảo chỉ trong vài thập kỷ. Thông qua quang hợp, chúng sẽ dần dần làm thay đổi thành phần khí quyển, đánh dấu bước đầu tiên hướng tới một môi trường giống Trái Đất hơn.

Giai đoạn cuối cùng kéo dài hàng thế kỷ, thậm chí hàng thiên niên kỷ, nhằm xây dựng một khí quyển giàu oxy đủ dày để hỗ trợ sự sống phức tạp. Nhóm nghiên cứu đề xuất bắt đầu trong các khu sinh sống dạng mái vòm khổng lồ cao khoảng 100 mét, nơi quang hợp hoặc điện phân nước có thể tạo ra không khí có thể hô hấp. Bên ngoài các cấu trúc này, việc mở rộng thảm thực vật sẽ dần đóng góp oxy cho khí quyển chung, dù riêng quá trình tự nhiên này có thể mất tới cả nghìn năm. Tuy vậy, theo thời gian, các nhà thám hiểm con người có thể rời khỏi các mái vòm bảo vệ và sinh sống trực tiếp trên bề mặt hành tinh.

Những ẩn số và giới hạn đạo đức vẫn còn rất lớn

Nghiên cứu cũng nhấn mạnh những câu hỏi then chốt chưa có lời giải. Điều gì nằm bên dưới các lớp băng rộng lớn trên Sao Hỏa? Các cơn bão bụi sẽ hành xử ra sao trong một khí quyển ấm và ẩm hơn? Những vật liệu cần thiết cho việc điện phân nước trên quy mô lớn có sẵn đủ trên Sao Hỏa hay sẽ phải nhập khẩu tốn kém từ Trái Đất?

Bên cạnh các thách thức kỹ thuật là những câu hỏi đạo đức. Nếu chúng ta quyết định cải tạo Sao Hỏa, hành tinh này sẽ bị thay đổi theo những cách có thể không thể đảo ngược. Sao Hỏa sở hữu lịch sử hành tinh riêng của nó, và terraforming sẽ chấm dứt cơ hội nghiên cứu hồ sơ nguyên sơ đó. Nếu sự sống bản địa trên Sao Hỏa tồn tại, dù chỉ ở dạng vi sinh, các can thiệp của con người cũng có thể hủy diệt nó.

Nhóm nghiên cứu lập luận rằng việc nghiên cứu terraforming mang lại lợi ích thực tiễn ngay lập tức cho Trái Đất. Các công nghệ được phát triển để con người sinh sống trên Sao Hỏa — từ cây trồng chịu hạn đến các hệ thống khép kín bền vững — hoàn toàn có thể mang lại lợi ích trực tiếp cho hành tinh quê hương của chúng ta. Việc phát triển công nghệ xanh cho không gian có thể mở ra con đường hoàn thiện chúng để ứng dụng trên Trái Đất.

Tôi phải thừa nhận rằng, với tư cách là một người yêu thích không gian không mấy “kín đáo”, có điều gì đó rất cuốn hút khi tiếp cận kỹ thuật hành tinh không phải như một hành động tức thời mà là một chương trình nghiên cứu nghiêm túc. Bản tổng kết hội thảo không kêu gọi triển khai các sứ mệnh terraforming ngay lập tức. Thay vào đó, nó đề xuất các nghiên cứu trong phòng thí nghiệm, mô hình hóa khí hậu chi tiết, và có thể là những thí nghiệm quy mô nhỏ trong các sứ mệnh Sao Hỏa tương lai để kiểm nghiệm các chiến lược làm ấm cục bộ.

Nhưng — và đây là điểm then chốt — trước khi nghĩ đến việc biến đổi cả một thế giới, chúng ta phải thực sự hiểu rõ mình đang làm việc với điều gì và đang đánh cược những gì. Cuộc thảo luận đã chuyển từ câu hỏi “liệu chúng ta có thể?” sang “liệu chúng ta có nên làm không, và nếu có thì bằng cách nào?” — và đó chính là một bước tiến thực sự, chín chắn và đáng suy ngẫm.