Giải thích: Tại sao sao Hỏa lại rất thú vị đối với các nhà khoa học, và các nhà thám hiểm sống trong chúng ta?

Tàu thăm dò sao Hỏa 2020 của NASA đã chạm xuống bề mặt sao Hỏa vào những giờ đầu của ngày thứ Sáu. Kết quả của các thí nghiệm của Perseverance có thể sẽ xác định một vài thập kỷ tiếp theo của cuộc thám hiểm sao Hỏa. Một nhà khoa học của NASA giải thích tại sao và bằng cách nào.

Kiên trì là phòng thí nghiệm di động tiên tiến nhất, đắt tiền nhất và tinh vi nhất được gửi đến sao Hỏa. (Ảnh: Twitter / @@ NASAPersevere)

Sự kiên trì không chỉ là một Sứ mệnh Rover khác. Kiên trì là phòng thí nghiệm di động tiên tiến nhất, đắt tiền nhất và tinh vi nhất được gửi đến sao Hỏa. Kết quả của các thí nghiệm về sự Kiên trì có thể sẽ xác định vài thập kỷ tiếp theo của cuộc thám hiểm Sao Hỏa - ​​nó sẽ xác định quá trình tìm kiếm sự sống và sứ mệnh có người lái lên Sao Hỏa trong tương lai.

Khoa học Sao Hỏa trong 30 năm qua

Chúng ta đã trải qua một chặng đường rất dài để hiểu về sao Hỏa kể từ thời điểm thực hiện các sứ mệnh thế hệ đầu tiên vào những năm 1960. Các sứ mệnh của người Viking vào giữa những năm 70 đã thực hiện phân tích hóa học đầu tiên của đất sao Hỏa, cũng như bốn thí nghiệm sinh học để phát hiện hoạt động sinh học. Các thí nghiệm không mang lại bất kỳ bằng chứng thuyết phục nào về sự sống.

Vào đầu những năm 1980, các nhà khoa học đã đưa ra giả thuyết, dựa trên thành phần khoáng vật và kết cấu đá, rằng một số thiên thạch nhất định có thể có nguồn gốc ở sao Hỏa, trái ngược với vành đai tiểu hành tinh. Năm 1984, một nghiên cứu chỉ ra rằng thành phần đồng vị của các khí hiếm (Xenon, Krypton, Neon và Argon) phù hợp với tỷ lệ đồng vị của khí quyển sao Hỏa do tàu vũ trụ Viking đo được. Khám phá này đã cung cấp một cách để các nhà địa hóa học nghiên cứu các mẫu sao Hỏa - ​​và thúc đẩy sự hiểu biết của chúng ta về quá trình tiến hóa địa hóa học của sao Hỏa.

Sao Hỏa được coi là một hành tinh khô trong thế kỷ 20. Điều này đã thay đổi vào năm 2001, khi Máy đo phổ tia gamma trên tàu vũ trụ Mars Odyssey phát hiện một dấu hiệu hydro hấp dẫn dường như cho thấy sự hiện diện của băng nước. Nhưng có sự mơ hồ - điều này là do hydro cũng có thể là một phần của nhiều hợp chất khác, bao gồm cả các hợp chất hữu cơ.

Để kiểm tra sự hiện diện của nước, NASA đã gửi một tàu vũ trụ hạ cánh gần Nam Cực của sao Hỏa vào năm 2007. Tàu vũ trụ đã nghiên cứu đất xung quanh tàu đổ bộ bằng cánh tay robot của nó và có thể xác định sự hiện diện của nước trên sao Hỏa mà không hề mơ hồ. lần đầu tiên.

Hình ảnh đầu tiên được gửi bởi tàu thám hiểm Perseverance cho thấy bề mặt của sao Hỏa, ngay sau khi hạ cánh xuống miệng núi lửa Jezero, vào thứ Năm, ngày 18 tháng 2 năm 2021. (NASA thông qua AP)

Tàu thám hiểm Curiosity mang một thiết bị gọi là SAM (hay Phân tích mẫu tại sao Hỏa), chứa một bộ quang phổ kế với mục tiêu phát hiện các hợp chất hữu cơ trên sao Hỏa. SAM có một khối phổ kế có thể đo không chỉ các nguyên tố mà còn cả các đồng vị. Công cụ này đã thực hiện khám phá thú vị về các hợp chất hữu cơ chuỗi lớn trên sao Hỏa. Người ta không biết làm thế nào những chất hữu cơ này hình thành trên sao Hỏa: quá trình này có thể là vô tri vô giác, nhưng có một khả năng thú vị là các phân tử phức tạp như vậy được hình thành bởi các quá trình liên quan đến sự sống.

Mars Insight đang tạo ra lịch sử ngay bây giờ, bằng cách theo dõi hoạt động địa chấn và dòng nhiệt trên sao Hỏa - ​​điều này sẽ giúp hiểu được thành phần bên trong sao Hỏa.

Tiến sĩ A Di Đà Ghosh là một Nhà Khoa học Hành tinh của NASA có trụ sở tại Washington DC. Ông đã làm việc cho nhiều Nhiệm vụ Sao Hỏa của NASA, bắt đầu với Sứ mệnh Người tìm đường trên Sao Hỏa vào năm 1997. Ông từng là Chủ tịch Nhóm Công tác Hoạt động Khoa học cho Sứ mệnh Rover Thám hiểm Sao Hỏa và được giao nhiệm vụ chỉ huy các Hoạt động Chiến thuật Rover trên Sao Hỏa trong hơn 10 năm. Ông đã giúp phân tích tảng đá đầu tiên trên sao Hỏa, mà tình cờ là tảng đá đầu tiên được phân tích từ một hành tinh khác.

Niềm đam mê lâu dài với sao Hỏa

Tại sao sao Hỏa lại thú vị đối với các nhà khoa học? Và đối với nhà thám hiểm-nhà thám hiểm trong tất cả chúng ta? Có hai lý do chính.

Đầu tiên, sao Hỏa là một hành tinh mà sự sống có thể đã phát triển trong quá khứ. Sự sống đã tiến hóa trên Trái đất cách đây 3,8 tỷ năm. Các điều kiện trên sao Hỏa sơ khai vào khoảng 4 tỷ năm trước rất giống với điều kiện của Trái đất. Nó có một bầu khí quyển dày, tạo điều kiện cho sự ổn định của nước trên bề mặt sao Hỏa. Nếu thực sự các điều kiện trên sao Hỏa tương tự như trên Trái đất, thì có khả năng thực sự là sự sống vi mô đã tiến hóa trên sao Hỏa.

Thứ hai, sao Hỏa là hành tinh duy nhất mà con người có thể đến thăm hoặc sinh sống trong thời gian dài. Sao Kim và Sao Thủy có nhiệt độ khắc nghiệt - nhiệt độ trung bình lớn hơn 400 độ C, hoặc nóng hơn cả lò nấu ăn. Tất cả các hành tinh trong hệ mặt trời bên ngoài bắt đầu với sao Mộc đều được tạo ra từ khí - không phải silicat hay đá - và rất lạnh. Sao Hỏa tương đối hiếu khách về mặt nhiệt độ, với phạm vi xấp xỉ từ 20 độ C ở Xích đạo đến âm 125 độ C ở hai cực.

Sứ mệnh của Kiên trì trên sao Hỏa

Sự kiên trì giải quyết cả những chủ đề quan trọng xung quanh sao Hỏa - ​​cuộc tìm kiếm sự sống và sứ mệnh của con người đối với hành tinh đó.

Nhiệm vụ Trả mẫu: Có sự sống trên sao Hỏa không?

Sự kiên trì là bước đầu tiên trong dự án gồm nhiều bước nhằm mang các mẫu vật từ sao Hỏa trở về. Việc nghiên cứu các mẫu đá được trả lại trong các phòng thí nghiệm phức tạp trên khắp thế giới hy vọng sẽ đưa ra câu trả lời quyết định về việc liệu trong quá khứ có tồn tại sự sống trên sao Hỏa hay không.

Dưới đây là các bước trong Trả lại mẫu:

Bước đầu tiên, Perseverance sẽ thu thập các mẫu đất đá trong 43 ống cỡ điếu xì gà. Các mẫu sẽ được thu thập, các hộp sẽ được niêm phong và để trên mặt đất.

Bước thứ hai là cho tàu Mars Fetch Rover (do Cơ quan Vũ trụ Châu Âu cung cấp) hạ cánh, lái xe và thu thập tất cả các mẫu từ các vị trí khác nhau và quay trở lại tàu đổ bộ.

Sau đó Fetch Rover sẽ chuyển các hộp đến Xe đi lên. Xe Đi lên Sao Hỏa sẽ gặp một Orbiter sau đó Orbiter sẽ mang các mẫu trở về Trái đất.

Dự án dài hạn này được gọi là MSR hoặc Mars Sample Return. MSR sẽ cách mạng hóa sự hiểu biết của chúng ta về lịch sử tiến hóa của sao Hỏa. Nếu MSR được thực hiện thành công, chúng ta sẽ có câu trả lời hợp lý về việc liệu có sự sống siêu nhỏ trên sao Hỏa hay không.

Nhưng MSR có rủi ro của nó. Nếu một trong các thành phần bị lỗi, như Fetch Rover hoặc Mars Ascent Vehicle, MSR sẽ bị hủy diệt. Một rủi ro tiềm ẩn là chiến lược. Với chi phí của MSR, có thể có từ 5-10 sứ mệnh tàu vũ trụ đến các phần khác nhau của hệ mặt trời: do đó, bằng cách chọn MSR, NASA đưa ra phương án thực hiện các sứ mệnh khác đó.

Sản xuất oxy trên sao Hỏa: Một yêu cầu quan trọng

Để sứ mệnh của con người lên sao Hỏa thành hiện thực, chi phí cần phải hợp lý. Để chi phí hợp lý, cần phải có một công nghệ và cơ sở hạ tầng để sản xuất oxy trên sao Hỏa bằng cách sử dụng nguyên liệu thô có sẵn trên sao Hỏa.

Nếu không có một cách mạnh mẽ để sản xuất oxy trên sao Hỏa, các sứ mệnh của con người lên sao Hỏa sẽ rất tốn kém và không thực tế. Nếu không có kế hoạch sản xuất ôxy đáng tin cậy trên sao Hỏa, kế hoạch cung cấp dịch vụ vận chuyển thương mại lên sao Hỏa của Elon Musk sẽ có nguy cơ thất bại.

Sự kiên trì sẽ có một công cụ - MOXIE, hoặc Thí nghiệm sử dụng tài nguyên oxy tại chỗ trên sao Hỏa - ​​sẽ sử dụng 300 watt điện để tạo ra khoảng 10 gam oxy bằng cách sử dụng carbon dioxide trong khí quyển.

Nếu thí nghiệm này thành công, MOXIE có thể được nhân lên theo hệ số 100 để cung cấp hai nhu cầu rất quan trọng của con người: oxy để thở và nhiên liệu tên lửa cho chuyến trở lại Trái đất.

Tìm kiếm nước ngầm trên sao Hỏa

Sự kiên trì sẽ mang lại Hình ảnh Radar cho Thí nghiệm Dưới bề mặt Sao Hỏa (RIMFAX). RIMFAX sẽ cung cấp bản đồ độ phân giải cao của cấu trúc dưới bề mặt tại vị trí hạ cánh. Công cụ này cũng sẽ tìm kiếm nước dưới bề mặt trên sao Hỏa - ​​nếu được tìm thấy, nó sẽ giúp ích rất nhiều cho các nhiệm vụ của con người hoặc nguyên nhân của sự định cư của con người trên sao Hỏa.

Thử nghiệm máy bay trực thăng bay trên sao Hỏa

Mars Helicopter thực sự là một máy bay không người lái nhỏ. Đó là một thí nghiệm trình diễn công nghệ: để kiểm tra xem máy bay trực thăng có thể bay trong bầu khí quyển thưa thớt trên sao Hỏa hay không.

Mật độ thấp của bầu khí quyển sao Hỏa khiến tỷ lệ thực sự bay trực thăng hoặc máy bay trên sao Hỏa rất thấp. Vận chuyển đường dài trên sao Hỏa phải dựa vào các phương tiện dựa vào động cơ tên lửa để đi lên và đi xuống có động cơ.

Có lẽ chúng ta đang cách một thập kỷ kể từ hai cột mốc quan trọng trong quá trình khám phá sao Hỏa: sứ mệnh của con người lên sao Hỏa và câu trả lời quyết định cho câu hỏi liệu sao Hỏa có chứa - hay vẫn là nơi chứa đựng - sự sống siêu nhỏ. Sự kiên trì được mong đợi sẽ cung cấp cái nhìn sâu sắc đáng kể về cả hai câu hỏi.

Chia Sẻ VớI BạN Bè CủA BạN: