Khi sứ mệnh Artemis II của NASA bắt đầu hành trình 10 ngày bay quanh Mặt Trăng, phi hành đoàn có thể nhìn thấy những đặc điểm trên bề mặt Mặt Trăng mà chưa có con người nào từng thấy bằng mắt thường.
Khi các phi hành gia bay ngang qua mặt xa bí ẩn của Mặt Trăng, phần luôn quay lưng về phía Trái Đất, họ sẽ quan sát một khu vực mà các phi hành gia Apollo trước đây không thể nhìn thấy do quỹ đạo của các tàu vũ trụ khi đó.
Sứ mệnh lịch sử sắp tới, dự kiến có thể phóng sớm nhất vào thứ Tư, sẽ đánh dấu lần đầu tiên con người quay trở lại khu vực gần Mặt Trăng sau hơn 50 năm — đồng thời mở ra một làn sóng khám phá Mặt Trăng mới có thể trả lời những câu hỏi lâu đời về vệ tinh tự nhiên của Trái Đất.
“Trong suốt lịch sử loài người, chúng ta đã quan sát Mặt Trăng, và Mặt Trăng đã được các phi hành gia cũng như nhiều sứ mệnh robot ghé thăm,” Jeff Andrews-Hanna, giáo sư tại Phòng thí nghiệm Mặt Trăng và Hành tinh của Đại học Arizona, cho biết.
“Tuy nhiên vẫn còn rất nhiều điều ở cấp độ cơ bản mà chúng ta chưa hiểu về Mặt Trăng.”
Những mẫu vật quan trọng từ thời Apollo
Các mẫu vật được thu thập trong các sứ mệnh Apollo vào cuối thập niên 1960 và đầu thập niên 1970 đã tạo nền tảng cho hiểu biết hiện nay của chúng ta về Mặt Trăng.
Đá và đất Mặt Trăng đã mang lại những hiểu biết mới về nguồn gốc và thành phần của Mặt Trăng. Phân tích gần đây đối với các mẫu Apollo trước đây chưa từng được nghiên cứu, cũng như các mẫu thu thập bởi các tàu robot, đã tiết lộ một phát hiện đáng ngạc nhiên: nước bị mắc kẹt trong các loại đá từng được cho là hoàn toàn khô cằn.
Tuy nhiên, các sứ mệnh Apollo chỉ hạ cánh tại những khu vực tương tự nhau gần xích đạo của Mặt Trăng ở phía gần Trái Đất, nơi địa hình bằng phẳng và các phi hành gia có thể duy trì liên lạc với vệ tinh.
Khi các nhà khoa học hiểu rõ hơn, họ nhận ra rằng các mẫu này không đại diện đầy đủ cho sự đa dạng rất lớn của Mặt Trăng.
Việc khám phá các vùng khác của Mặt Trăng thông qua chương trình Artemis có thể cung cấp bức tranh hoàn chỉnh hơn về địa hình và thành phần của nó, đồng thời giúp tìm ra câu trả lời cho các câu hỏi như:
- Vì sao hai mặt của Mặt Trăng lại khác nhau
- Mặt Trăng chứa bao nhiêu nước
- Và Mặt Trăng đã tiến hóa như thế nào theo thời gian
Ngoài ra, nghiên cứu Mặt Trăng cũng có thể làm sáng tỏ những chương bị mất trong lịch sử sơ khai của Trái Đất, và giúp xác nhận hoặc bác bỏ giả thuyết phổ biến rằng Mặt Trăng hình thành từ vụ va chạm giữa Trái Đất và một thiên thể khác hàng triệu năm trước.
“Tôi nghĩ về Mặt Trăng như lục địa thứ tám của Trái Đất,” Noah Petro, trưởng phòng thí nghiệm Địa chất và Địa vật lý Hành tinh tại Trung tâm Bay Không gian Goddard của NASA, cho biết.
“Khi chúng ta nghiên cứu Mặt Trăng, thực ra chúng ta đang nghiên cứu một phần mở rộng của Trái Đất.”
Và tất nhiên, luôn có khả năng xuất hiện những điều bất ngờ.
“Chúng ta sẽ có những khám phá bất ngờ,” Petro nói.
“Đó là lý do chúng ta khám phá. Nếu đã biết trước mình sẽ tìm thấy gì thì chúng ta không cần phải đi.”
Apollo đã hé lộ câu chuyện nguồn gốc của Mặt Trăng
Bất cứ khi nào một tàu vũ trụ đến bề mặt của hành tinh hay tiểu hành tinh, điều tốt nhất nó có thể làm là mang một “kỷ vật” về Trái Đất, theo Barbara Cohen, nhà khoa học của dự án Artemis V.
“Mặc dù chúng ta không ở đó khi tảng đá đó được hình thành, nhưng nó ghi lại lịch sử của những gì đã xảy ra vào thời điểm đó,” bà nói.
“Vì vậy chúng cực kỳ quan trọng cho rất nhiều lĩnh vực khoa học.”
Sau khi các mẫu Apollo được mang về và phân tích, sách giáo khoa khoa học đã phải cập nhật với rất nhiều thông tin mới về Mặt Trăng.
Trước các sứ mệnh đổ bộ, các nhà khoa học từng tranh luận rằng:
- Mặt Trăng có thể được hình thành ở nơi khác trong Hệ Mặt Trời rồi bị lực hấp dẫn Trái Đất bắt giữ
- Hoặc hình thành cùng với Trái Đất
- Hoặc tách ra từ Trái Đất đang quay nhanh giống như một giọt vật chất văng ra
Nhưng các mẫu Apollo đã dẫn đến một giả thuyết mới.
Trong các mẫu có anorthosite, một loại đá magma. Trên Trái Đất, loại đá này hiếm khi tồn tại độc lập, nhưng trên Mặt Trăng nó lại xuất hiện rất phổ biến.
Điều đó cho thấy rằng toàn bộ Mặt Trăng từng là một đại dương magma, tức là hoàn toàn nóng chảy.
Ngoài ra, các đồng vị hóa học trong đá Mặt Trăng trùng khớp với các đồng vị trong lớp phủ của Trái Đất, cho thấy chúng hình thành cùng thời điểm.
Tất cả các bằng chứng này dẫn đến giả thuyết hiện nay:
Một vật thể có kích thước tương đương sao Hỏa đã va chạm với Trái Đất, bắn tung vật chất nóng chảy vào không gian, và vật chất đó sau này hợp lại thành Mặt Trăng.
“The Earth would not be the planet it is today had it not been for the moon-forming impact,” Andrews-Hanna nói.
Nhờ có Mặt Trăng:
- khí hậu Trái Đất ổn định hơn
- điều kiện thuận lợi cho sự phát triển của sự sống
Nếu không có Mặt Trăng, loài người có thể đã không tiến hóa được.
Những khám phá lớn của Apollo lại dẫn tới nhiều bí ẩn hơn
Các sứ mệnh Apollo tiết lộ nhiều đặc điểm của mặt gần của Mặt Trăng.
Nhưng dữ liệu từ các tàu quỹ đạo cho thấy mặt xa hoàn toàn khác biệt, tạo ra nhiều câu hỏi mới.
“Mặt Trăng lệch lạc theo gần như mọi khía cạnh, và chúng ta không biết tại sao,” Andrews-Hanna nói.
Mặt gần của Mặt Trăng có:
- lớp vỏ mỏng
- địa hình thấp
- vật chất KREEP giàu nguyên tố phóng xạ sinh nhiệt
Các địa điểm Apollo cũng tập trung quanh các “biển Mặt Trăng” (lunar maria) — những vùng tối nơi dung nham cổ đại từng chảy.
Ngược lại, mặt xa của Mặt Trăng có:
- lớp vỏ dày hơn
- độ cao lớn hơn
- rất ít dấu hiệu núi lửa
Mặc dù nhìn từ Trái Đất Mặt Trăng có vẻ như một khối đá chết, các thiết bị Apollo đã cho thấy Mặt Trăng vẫn có hoạt động địa chấn, với các “động đất Mặt Trăng” khi nó nguội dần theo thời gian.
Mặt Trăng – một “viên nang thời gian” của Hệ Mặt Trời
Bề mặt Mặt Trăng đầy các hố va chạm, ghi lại thời kỳ hỗn loạn khi các hành tinh và tiểu hành tinh va chạm với nhau.
Trên Trái Đất, phần lớn dấu vết đó đã bị xói mòn và biến mất, nhưng Mặt Trăng vẫn giữ nguyên như một viên nang thời gian hoàn hảo.
Hiểu lịch sử các vụ va chạm này là chìa khóa để hiểu nguồn gốc của sự sống trên Trái Đất.
Một mục tiêu lớn: lưu vực South Pole–Aitken
Các nhà khoa học đặc biệt quan tâm đến lưu vực South Pole–Aitken, hố va chạm lớn nhất trên Mặt Trăng:
- đường kính khoảng 2.500 km
- sâu hơn 8 km
- chiếm gần 1/4 bề mặt Mặt Trăng
Đây có thể là hố va chạm cổ nhất, và việc xác định tuổi của nó giống như tìm được “phiến đá Rosetta” của lịch sử Hệ Mặt Trời.
Các phi hành gia Artemis có thể tìm thấy gì
Chưa có kế hoạch hạ cánh cho đến Artemis IV (dự kiến năm 2028), khi hai phi hành gia sẽ đến khu vực cực Nam Mặt Trăng.
Tuy nhiên, Artemis II sẽ cung cấp các quan sát giúp chọn địa điểm hạ cánh.
Khi tàu Orion tiếp cận gần nhất, Mặt Trăng sẽ trông to bằng quả bóng rổ khi duỗi tay ra.
Tàu sẽ bay cách bề mặt:
- 6.400 – 9.600 km
cao hơn nhiều so với các tàu Apollo trước đây.
Trong chuyến bay, toàn bộ đĩa Mặt Trăng sẽ hiện ra, bao gồm cả các vùng cực thường bị bóng tối che phủ.
Phi hành đoàn Artemis II gồm:
- Reid Wiseman
- Victor Glover
- Christina Koch
- Jeremy Hansen (Cơ quan Vũ trụ Canada)
Trong 3 giờ bay qua mặt xa, họ sẽ:
- chụp ảnh các hố va chạm
- quan sát dòng dung nham cổ
- mô tả trực tiếp cho các nhà khoa học tại Trung tâm Johnson của NASA
Các phi hành gia cũng có thể thấy:
- những tia sáng khi thiên thạch nhỏ va vào Mặt Trăng
- bụi bay lơ lửng trên rìa Mặt Trăng, hiện tượng vẫn chưa được hiểu rõ
Các sứ mệnh Artemis sau đó
Trong Artemis IV và V, các phi hành gia sẽ:
- thực hiện thí nghiệm
- thu thập mẫu đá
- đặt thiết bị địa chấn
- nghiên cứu băng nước ở cực Nam
Cho đến nay, chỉ khoảng 5% bề mặt Mặt Trăng từng được lấy mẫu.
Một câu hỏi lớn là:
- Có bao nhiêu băng nước trên Mặt Trăng?
- Nguồn gốc của nó từ đâu?
Nếu lấy được mẫu nước, các nhà khoa học có thể tìm ra nước trên Trái Đất đến từ đâu.
Nhìn về tương lai: từ Mặt Trăng đến Sao Hỏa
Chương trình Artemis thường được gọi là “chương trình từ Mặt Trăng đến Sao Hỏa”, vì công nghệ phát triển cho các sứ mệnh Mặt Trăng sẽ giúp chuẩn bị cho chuyến bay có người lái đến Sao Hỏa.
Theo Petro, nếu chúng ta hiểu được ba thế giới:
- Trái Đất
- Mặt Trăng
- Sao Hỏa
thì chúng ta sẽ hiểu cách các hành tinh trong vũ trụ hoạt động.
“Chúng ta còn rất xa mới có được bức tranh toàn diện về Mặt Trăng,” Petro nói.
“Nhưng chúng ta đang từng bước xây dựng câu chuyện đó.”
