Các cực của Mặt trăng đã mê hoặc con người trong nhiều thập niên, nhiều khoa học gia tin rằng nước trên Mặt Trăng đã có từ hàng tỷ năm trước, tích tụ trong một số miệng hố va chạm ở những nơi bị che khuất vĩnh viễn. (Nguồn: pixabay.com)
‘Xây dựng một trạm vũ trụ trên Mặt trăng’ – thoạt nghe, điều này có vẻ giống như một bộ phim khoa học viễn tưởng. Nhưng hiện nay, mỗi sứ mệnh mới nhằm khám phá Mặt trăng sẽ đưa ý tưởng đó nhích gần đến thực tế thêm một chút. Các khoa học gia đang hướng mục tiêu tới các hồ chứa băng trên Mặt trăng, có thể nằm ở những nơi bị che khuất vĩnh viễn trên Mặt trăng (nửa không nhìn thấy được của Mặt trăng), hay còn gọi là PSR. Đây là chìa khóa để có thể xây dựng bất kỳ loại cơ sở hạ tầng bền vững nào trên Mặt trăng.
Vào cuối tháng 8 năm 2023, tàu vũ trụ Chandrayaan-3 của Ấn Độ đã đáp xuống bề mặt vùng cực nam của Mặt trăng, nơi được nghi ngờ là có thể chứa băng. Cuộc đổ bộ này đánh dấu một cột mốc quan trọng không chỉ đối với Ấn Độ mà còn đối với cộng đồng khoa học nói chung.
Đối với các khoa học gia về hành tinh, những dữ liệu thu thập được từ các thiết bị trên tàu đổ bộ Vikram và tàu thám hiểm Pragyan của Chandrayaan-3 mang lại cái nhìn cận cảnh về các khu vực có nhiều khả năng chứa băng nhất trên Mặt trăng. Những quan sát trước đây cho thấy băng hiện diện ở một số nơi bị che khuất vĩnh viễn, nhưng các ước tính được đưa ra về số lượng, hình thức và sự phân bố của các lớp băng này lại rất khác nhau.
Trầm tích băng ở các vùng cực
Nhóm nghiên cứu của Giảng sư Paul Hayne tại Atmospheric and Space Physics đặt mục tiêu tìm hiểu về nguồn gốc của nước trên Mặt trăng. Có giả thuyết cho rằng nước có nguồn gốc từ các sao chổi hoặc tiểu hành tinh đâm vào Mặt trăng, cũng có giả thuyết cho rằng là từ hoạt động của núi lửa và gió Mặt trời.
Mỗi sự kiện này đều để lại dấu vết hóa học riêng biệt, nên nếu có thể nhìn thấy những dấu vết đó, chúng ta có thể truy ra được nguồn gốc của nước (trên Mặt trăng). Thí dụ, nếu băng trên Mặt trăng được tạo ra từ hoạt động của núi lửa chứ không phải sao chổi, thì lượng lưu huỳnh trong các lớp băng sẽ cao hơn.
Giống như nước, lưu huỳnh là nguyên tố “dễ bay hơi” trên Mặt trăng, vì trên bề mặt Mặt trăng, tính chất của lưu huỳnh không được ổn định. Nó dễ dàng bốc hơi vào không gian. Với tính chất không ổn định như vậy, lưu huỳnh sẽ chỉ tích tụ ở những phần thật lạnh giá của Mặt trăng.
Mặc dù tàu đổ bộ Vikram không hạ cánh ở nơi bị che khuất vĩnh viễn, nhưng nó đã đo được nhiệt độ ở vĩ độ cao phía nam là 69.37°S, và tìm thấy lưu huỳnh trong các hạt đất trên bề mặt Mặt trăng. Dữ liệu về lưu huỳnh rất hấp dẫn, bởi vì lưu huỳnh có thể dẫn tới nguồn gốc nước trên Mặt trăng.
Vì vậy, các khoa học gia có thể sử dụng nhiệt độ như một cách để tìm ra nơi mà những chất dễ bay hơi như thế này có thể tồn tại. Các dữ liệu về nhiệt độ mà Chandrayaan-3 thu thập được có thể cho phép các khoa học gia kiểm tra các mô hình về độ bốc hơi và tìm hiểu xem phần lưu huỳnh tại địa điểm hạ cánh đã tích tụ được bao lâu.
Những công cụ để khám phá
Vikram và Pragyan là những con tàu mới nhất trong loạt tàu vũ trụ đã giúp các khoa học gia nghiên cứu về nước trên Mặt trăng. Tàu Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) của NASA được phóng vào năm 2009 và đã dành nhiều năm để quan sát Mặt trăng từ quỹ đạo. Dữ liệu mà nó thu thập được sử dụng để nghiên cứu về sự phân bố, hình thức và lượng nước dồi dào trên các cực của Mặt trăng.
Cả tàu quỹ đạo Chandrayaan-1 của Ấn Độ và LRO đều cho phép các khoa học gia xác định băng ở những nơi bị che khuất vĩnh viễn bằng cách đo lường dấu vết hóa học của nước. Họ đã xác định băng nước chắc chắn có tồn tại ở một số khu vực lạnh nhất ở các cực của Mặt trăng, nhưng vẫn chưa rõ tại sao phần chứa băng lại chỉ có bấy nhiêu mà không có diện tích rộng hơn.
Ngược lại, trên Sao Thủy, những nơi bị che khuất vĩnh viễn tràn ngập băng. Trong nhiều năm, các khoa học gia đã biết rõ là cần phải xuống được bề mặt Mặt trăng và thực hiện các phép đo chi tiết hơn về lưu huỳnh. Và tàu đổ bộ Vikram đã đặt những viên gạch đầu tiên.
Nhiệm vụ thám hiểm Mặt trăng trong tương lai
NASA đặt mục tiêu thám hiểm cực nam Mặt trăng. Trước khi khởi động sứ mệnh Artemis III đưa các phi hành gia đáp xuống trên bề mặt Mặt trăng, chương trình Commercial Lunar Payloads Services sẽ cử nhiều tàu đổ bộ và tàu thám hiểm đi tìm kiếm băng bắt đầu từ cuối năm 2023.
Sứ mệnh Artemis II đang được dự kiến vào cuối năm 2024 hoặc đầu năm 2025, cho tàu vũ trụ bay một vòng qua phía sau Mặt trăng (nửa bị khuất) và quay trở lại Trái đất.
Hệ thống Lunar Compact Infrared Imaging System (L-CIRiS), các camera hồng ngoại, sẽ thực hiện các phép đo nhiệt độ và nghiên cứu thành phần trên bề mặt của Mặt trăng. Camera L-CIRiS gần đây đã trải qua quá trình đánh giá cuối cùng trước khi được bàn giao cho NASA, tàu vũ trụ được gắn L-CIRiS dự kiến sẽ được phóng vào cuối năm 2026.
Trước L-CIRiS, sứ mệnh thám hiểm VIPER dự kiến sẽ khởi động vào cuối năm 2024, hướng tới vùng cực nam Mặt trăng. Tàu thám hiểm sẽ mang theo các thiết bị tìm kiếm băng ở các miệng hố siêu nhỏ và lạnh giá. Chúng được cho là chứa một lượng nước đáng kể và dễ tiếp cận hơn những nơi bị che khuất vĩnh viễn rộng lớn.
Một mục tiêu dài hạn của L-CIRiS và chương trình Commercial Lunar Payload Services của NASA là tìm một địa điểm thích hợp để xây trạm vũ trụ lâu dài trên Mặt trăng. Các phi hành gia có thể ở lại trạm này, có khả năng tương tự như trạm McMurdo ở Nam Cực, nhưng trạm sẽ cần phải tự túc phần nào. Việc vận chuyển nước lên Mặt trăng cực kỳ tốn kém, nên buộc phải đặt trạm vũ trụ ở gần các hồ chứa băng.
Trong sứ mệnh Artemis III, các phi hành gia của NASA sẽ sử dụng thông tin được thu thập bởi chương trình Commercial Lunar Payload Services và các sứ mệnh khác, kể cả Chandrayaan-3, để đánh giá đâu là những địa điểm tốt nhất để thu thập mẫu. Các dự liệu từ Chandrayaan-3 và L-CIRiS rất quan trọng đối với thành công của Artemis. Do đó, sự hợp tác giữa tất cả các cơ quan không gian trên thế giới đang trở thành chìa khóa quan trọng mở cửa cho thời đại mà con người có thể hiện diện và trụ lại lâu dài trên Mặt trăng.
Yến Nguyễn biên dịch
Nguồn: “Scientists suspect there’s ice hiding on the Moon, and a host of missions from the US and beyond are searching for it” của Paul Hayne, được đăng trên trang TheConversation.com.
Send comment
