Năm 1901, một nhà thiên văn học tên là AE Douglass đã có một ý tưởng mang tính cách mạng về cách nghiên cứu ảnh hưởng của chu kỳ vết đen mặt trời đến thời tiết và khí hậu trên trái đất: chặt một cái cây và quan sát các vòng sinh trưởng trên mặt cắt ngang của thân cây. Ở độ cao thấp, ông nhận thấy, chiều rộng của các vòng tương quan với lượng mưa. Mãi sau này ông mới nhận ra rằng những chiếc nhẫn còn có thể được sử dụng như một công cụ xác định niên đại giúp các nhà khảo cổ tìm ra thời đại của các nền văn minh cổ đại, những con tàu Viking, đàn vĩ cầm Stradivarius, những bức tranh đóng khung. Hóa ra, hầu hết mọi thứ làm bằng gỗ đều lưu giữ một bản ghi vô hình cho đến nay về thời gian và điều kiện mà cây đã sống.

Hồi đó, Douglass đo nhẫn bằng thước cặp. Giờ đây, tại Phòng thí nghiệm Nghiên cứu Vòng cây do ông thành lập tại Đại học Arizona 77 năm trước, các nhà nghiên cứu niên đại học hiện đại có một loạt công cụ công nghệ cao cho phép họ hỏi và trả lời những câu hỏi phức tạp về điều kiện sống của cây cối. . Những tiến bộ này đã truyền cảm hứng cho họ tạo ra và duy trì một kho lưu trữ chứa hàng triệu mẫu cây từ khắp nơi trên thế giới, một số có niên đại hàng nghìn năm.

Giám đốc phòng thí nghiệm, Thomas Swetnam, ví kho lưu trữ như một thư viện rộng lớn chứa nhiều tập mà giá trị văn học vẫn chưa được xác định. “Các phần vòng cây giống như những cuốn sách và các vòng tròn giống như những trang giấy—và chúng tôi chỉ mới đọc một số trong số đó,” anh nói. “Chúng tôi đang quan tâm đến gỗ vì chúng tôi biết từ kinh nghiệm trước đây rằng chúng tôi sẽ phát triển các công cụ mới và cách đo lường mới.”

Điều chưa biết và điều chưa biết: Hai con đường khám phá

Giống như Douglass trước đó, Swetnam hiểu những hiểu biết sâu sắc và sự phát triển công nghệ không thể đoán trước có thể đưa chúng ta tới những khám phá và kết luận mới như thế nào. “Có những điều đã biết, chưa biết,” anh ấy nói, “và sau đó là những điều chưa biết.” Đó là cách Lewis Carroll–esque mô tả hai con đường song song để khám phá. Các nhà khoa học đi du lịch đầu tiên tin rằng họ có thể nhìn thấy hình dạng của mỏ đá khó nắm bắt của họ, giống như một cái lỗ trong một trò chơi ghép hình gần như đã hoàn thành. Các nhà khoa học trên con đường thứ hai thậm chí không nhận ra rằng họ đang đi trên con đường đó cho đến khi đi đến điểm cuối, nơi sự kết hợp giữa tiến bộ công nghệ, tính sáng tạo và/hoặc may mắn tiết lộ câu trả lời cho câu hỏi mà họ chưa bao giờ nghĩ sẽ hỏi.

Swetnam đề cập đến những tiến bộ đạt được trong hoàn cảnh sau này là “Ai sẽ đánh nó?” những khám phá. Một ví dụ từ những năm 1970 được một số nhà vật lý thiên văn đưa ra. Họ thắc mắc liệu vụ nổ của một ngôi sao cụ thể vào năm 1054 sau Công Nguyên có ảnh hưởng đến thành phần khí quyển của trái đất, cách chúng ta khoảng sáu năm ánh sáng hay không. Họ đã thử nghiệm các đồng vị của một cây cổ thụ trong kho lưu trữ của Phòng thí nghiệm nghiên cứu vòng cây. Trong kiểu hình vành đai tương ứng với năm đó có những dấu hiệu rõ ràng về các hạt năng lượng cao do ngôi sao phát ra, những hạt mà một nhà khoa học ở thời đại AE Douglass sẽ không bao giờ có được phương tiện—hoặc, đối với vấn đề đó, khái niệm—để đo lường.

Mở khóa bí mật của những điều chưa biết ẩn giấu trong tầm nhìn rõ ràng

Người ta tự hỏi: Ngoài kia còn có kho lưu trữ tự nhiên nào khác đang ẩn mình trong tầm nhìn rõ ràng, chờ đợi ai đó mở khóa trí tuệ bí mật của họ?

Khi một loại sinh vật phù du sống trên bề mặt gọi là foraminifera chết, chúng chìm xuống đáy đại dương, tạo thành các lớp trầm tích có niên đại khoảng 150 triệu năm. Năm ngoái, các nhà nghiên cứu tại Đại học Wisconsin–Madison tuyên bố rằng họ đã đo được dấu hiệu đồng vị của foraminifera hóa thạch cổ đại ở quy mô nhỏ hơn khoảng một triệu lần so với trước đây. Khi làm như vậy, họ không chỉ có thể xác định chính xác thời điểm sinh vật phù du sống mà còn xác định được nhiệt độ đại dương vào thời điểm đó. Nhà địa chất học John Valley, người tham gia nghiên cứu, cho biết đó là một “kỷ lục mạnh mẽ” về biến đổi khí hậu lâu dài.

Máy vi dò ion mà nhóm của ông sử dụng không phải là một phát minh mới, nhưng công nghệ đằng sau nó đã được cải tiến đáng kể trong 30 năm qua. Ngoài ra, Valley và các đồng nghiệp của ông đã phát triển các giao thức nâng cao độ phân giải của các phép đo. Gần đây, một nhóm các nhà sinh vật học biển Nhật Bản đến thăm đã mang sỏi tai từ một loài lươn quý hiếm đến phòng thí nghiệm của Valley, nơi họ sử dụng máy thăm dò vi mô của anh ấy để giúp xác định độ lạnh của nước ở nơi sinh vật sinh ra, vị trí chính xác của nó vẫn là một bí ẩn. Dữ liệu nhiệt độ mà họ thu thập được đã dẫn tới một tập hợp tọa độ dưới nước mới – nơi mà các nhà khoa học cuối cùng đã tìm thấy những con lươn đang nở.

Có thể thật đáng sợ khi phải thừa nhận rằng sự tình cờ đóng vai trò lớn như thế nào trong khả năng đo lường của chúng ta—và từ đó hiểu được—thế giới tự nhiên. Chúng tôi muốn tin rằng các nghiên cứu khoa học của chúng tôi hoàn toàn có phương pháp và nằm trong tầm kiểm soát của chúng tôi. Mặt khác, có thể rất thú vị khi nhận ra rằng không phải như vậy. Nghiên cứu luôn được thúc đẩy bởi niềm yêu thích bẩm sinh của chúng ta là được nhìn thấy và học hỏi mọi thứ lần đầu tiên cũng như bởi nhu cầu giải quyết vấn đề hoặc hoàn thiện các lý thuyết của chúng ta. Điều gì có thể làm hài lòng con người khám phá trong tất cả chúng ta hơn là thêm mảnh ghép cuối cùng vào trò chơi ghép hình và phát hiện ra rằng câu đố mà bạn vừa giải khác với câu đố mà bạn nghĩ mình đã bắt đầu?

Bài viết này ban đầu xuất hiện trên Trên trái đất.

* Phụ đề của Nội bộ.

Lưu ý

Kim Tingley là người đóng góp thường xuyên cho Trên trái đất và Tạp chí New York Times. Cô có bằng MFA về viết lách phi hư cấu tại Đại học Columbia và vào năm 2012 đã nhận được Giải thưởng Nhà văn của Quỹ Rona Jaffe, được trao hàng năm cho sáu nhà văn nữ thể hiện sự xuất sắc và hứa hẹn trong giai đoạn đầu của sự nghiệp.

Sách giới thiệu:

Trò chuyện với thiên nhiên và hành trình vào thiên nhiên: Một độc giả của Michael Roads
của Michael J. Đường.

Michael Roads luôn gần gũi với thiên nhiên, nhưng khi một dòng sông bắt đầu nói chuyện với anh, anh bắt đầu nghi ngờ về sự tỉnh táo của mình. Một loạt các cuộc gặp gỡ với thế giới tự nhiên theo sau, và Roads bắt đầu lắng nghe - và buông tay. Ông thấy mình được dẫn dắt từng giai đoạn đến một sự khôn ngoan cuối cùng, đáng chú ý ở sự đơn giản và trong thông điệp hy vọng của nó cho nhân loại. Cuốn sách này, một sự kết hợp của hai tác phẩm nổi tiếng nhất của ông, đã thể hiện rất rõ thông điệp đó.

Bấm vào đây cho thêm thông tin và / hoặc đặt mua cuốn sách này trên Amazon.