Băng tập trung ở hai cực
Một nhóm nghiên cứu quốc tế, dẫn đầu bởi Shuai Li tại Đại học Hawaii (Mỹ) và Richard Elphic tại Trung tâm Nghiên cứu Ames của Cơ quan Hàng không Vũ trụ Mỹ (NASA), đã sử dụng thiết bị Vẽ bản đồ Khoáng vật Mặt trăng (M3) để tìm ra các bằng chứng cụ thể, chứng minh chắc chắn sự tồn tại của băng trên bề mặt Mặt trăng. Kết quả nghiên cứu được công bố trên Kỷ yếu của Viện Hàn lâm Khoa học Quốc gia Mỹ(PNAS) vào ngày 20/8.
M3 là thiết bị do Phòng thí nghiệm Sức đẩy Phản lực(JPL)của NASA phát triển. Nó gắn trên tàu vũ trụ Chandrayaan-1 được Tổ chức Nghiên cứu Không gian Ấn Độ phóng vào không gian năm 2008. Thiết bị này thu thập dữ liệu không chỉ liên quan đến các đặc tính phản chiếu của băng mà còn có thể đo trực tiếp lượng ánh sáng hồng ngoại bị các phân tử trên mặt đất hấp thụ hoặc phản xạ. Mỗi loại phân tử khác nhau phản xạ ánh sáng hồng ngoại theo cách khác nhau, do đó M3 có thể phân biệt nước lỏng, hơi nước và băng trộn lẫn với bề mặt bụi, đá của Mặt trăng.
Nhóm nghiên cứu cũng sử dụng dữ liệu từ các nhiệm vụ thám hiểm Mặt trăng khác, chẳng hạn như tàu vũ trụLunar Reconnaissance Orbiter (LRO) của NASA, để xác nhận những phát hiện của họ.
Kết quả cho thấy, hầu hết băng trên Mặt trăng nằm tại đáy của các miệng hố gần vùng cực, nơi luôn ẩn trong bóng tối và có nhiệt độ chưa bao giờ vượt quá -157°C. Do trục quay của Mặt trăng có độ nghiêng rất nhỏ nên những khu vực này không bao giờ nhận được ánh sáng trực tiếp từ Mặt trời. Tuy nhiên, chỉ có khoảng 3,5% khu vực bóng tối mà các nhà khoa học khảo sát cho thấy dấu hiệu đáng chú ý của băng.
Băng xuất hiện tại các miệng hố tập trung ở hai cực Mặt trăng. Ảnh: NASA
Tại cực nam Mặt trăng, hầu hết băng tập trung ở một cụm miệng hố được đặt tên theo các nhà khoa học và nhà thám hiểm bao gồm Haworth,Shoemaker,SverdrupvàShackleton. Trong khi đó, băng ở cực Bắc nhiều hơn nhưng mỏng và phân tán, Shuai Li - tác giả nghiên cứu chính tại Viện Địa vật lý và Địa chất Hawaii ở Honolulu - nhận định.
‘Chúng tôi phát hiện sự phân bố của băng trên bề mặt Mặt trăng rất mỏng và phân bố không đồng đều. Điều này rất khác so với sao Thủy và hành tinh lùn Ceres, nơi băng tương đối tinh khiết và dồi dào’, Li nói.
“Đây là tin tức rất thú vị, tạo động lực đáng kể cho các nhiệm vụ hạ cánh của con người trong tương lai để khoan và lấy các mẫu băng”, Jim Head, nhà địa chất chuyên nghiên cứu sự hình thành của các hành tinh tại Đại học Brown (Mỹ), cho biết. “Nếu băng tồn tại trên bề mặt, nhiều khả năng sẽ có nhiều băng hơn đang nằm ẩn sâu dưới mặt đất.”
Nguồn gốc của băng trên Mặt trăng
Các quan sát và nghiên cứu sâu hơn trong tương lai sẽ tiết lộ thêm về quá trình tiến hóa của Mặt trăng. “Do Mặt trăng là thiên thể gần nhất với chúng ta, việc hiểu các quá trình tạo ra băng trên Mặt trăng cung cấp manh mối để hiểu nguồn gốc của nước trên Trái đất và nước trong toàn bộ hệ Mặt trời”, Li nói.
Li cho biết, các dữ liệu thu được không thể xác định nguồn gốc của băng, nhưng nhiều khả năng nó bắt nguồn từ một sao chổi hoặc thiên thạch va chạm với Mặt trăng trong quá khứ. Băng trên bề mặt Mặt trăng cũng có thể là kết quả của việc khí thoát ra từ các lớp đá sâu sau đó ngưng tụ lại. Nó cũng có thể là do gió Mặt trời - các ion mang điện tích - bắn phá bề mặt Mặt trăng, gây ra phản ứng hóa học cần thiết để hình thành nước đóng băng. Tuy nhiên, để thực sự xác định được nguồn gốc của băng, Li hy vọng sẽ có một robot tự hành trên Mặt trăng lấy mẫu băng mang về Trái đất phân tích.
Trên Trái đất, sự xuất hiện của nước đã khiến sự sống phát triển. Trên các hành tinh khác, nó gợi ý về triển vọng tìm thấy sự sống ngoài hành tinh, hoặc khả năng để chúng ta tồn tại ở một nơi nào đó ngoài Trái đất.
Khai thác băng để làm nhiên liệu
Các mỏ băng trên bề mặt Mặt trăng sẽ rất hữu ích cho những mục tiêu dài hạn của NASA, chẳng hạn như xây dựng căn cứ trên Mặt trăng. “Những lớp băng này có thể được sử dụng như một nguồn cung cấp nước tại chỗ cho những chuyến thăm dò Mặt trăng trong tương lai, hoặc thậm chí giúp con người ở lại trên Mặt trăng”, NASA cho biết.
Ngoài ra, nước tan chảy từ băng có thể phân tách thành hydro và oxy, sau đó được lưu trữ dưới dạng lỏng để làm nhiên liệu cho một tên lửa hạ cánh gần đó. Đây sẽ là điểm khởi đầu cho một kỷ nguyên mới về thăm dò không gian. “Việc khai thác băng trên Mặt trăng sẽ là bước đi đầu tiên trong việc xây dựng một nền kinh tế không gian”, Angel Abbud-Madrid, giám đốc Trung tâm Tài nguyên Không gian tại Trường Mỏ Colorado (Mỹ), cho biết.
Tuy nhiên, khai thác băng trên Mặt trăng không hề đơn giản, do băng tiếp xúc với chân không sẽ xảy ra hiện tượng thăng hoa, chuyển đổi trực tiếp sang dạng khí. “Đào và mang băng đến một nhà máy tách nước thành hydro và oxy có thể không phải là phương án tốt nhất, bởi vì trong quá trình vận chuyển băng bị bay hơi đi rất nhiều”, Leslie Gertsch,kỹ sư địa chất tại Đại học Khoa học và Công nghệ Missouri (Mỹ), nhận định.
Theo Abbud-Madrid, khi chúng ta tạo ra được các trạm nhiên liệu trên Mặt trăng, chúng ta bắt đầu giảm sự phụ thuộc vào việc mang tất cả nhiên liệu từ Trái đất. Đây là vấn đề đang níu giữ chúng ta khám phá các vùng không gian xa hơn.