Cơ quan không gian Nhật Bản (JAXA) đã thông báo về một sứ mệnh đưa tàu đến hai vệ tinh của Sao Hỏa nhằm mang một số mẫu đất đá về Trái Đất. Đây là một kế hoạch nhằm khám phá về những bí ẩn trong sự hình thành của các vệ tinh và có lẽ cả về cách mà sự sống đã hình thành trong Hệ Mặt Trời của chúng ta.
Các hành tinh của Hệ Mặt Trời được lấy tên từ thần thoại Hy lạp và La Mã cổ đại. Sao Hỏa lấy tên theo thần chiến tranh (Mars trong thần thoại La Mã tương ứng với Ares trong thần thoại Hy Lạp) trong khi hai vệ tinh của Hành tinh Đỏ được đặt tên theo hai đứa con sinh đôi của vị thần này là Deimos (có nghĩa là hốt hoảng) và Phobos (sợ hãi).
Khác với Mặt Trăng của chúng ta, Phobos và Deimos rất nhỏ. Phobos có đường kính trung bình là 22,2 km và đường kính của Deimos nhỏ hơn nữa, chỉ 13 km. Cả hai vệ tinh đều không ở trên quỹ đạo ổn định. Deimos đang dần tiến xa Sao Hỏa và Phobos sẽ va vào bề mặt Sao Hỏa trong khoảng 20 triệu năm nữa.
Vì kích thước nhỏ của hai vệ tinh này nên trọng lực của chúng quá yếu để định hình chúng thành dạng cầu. Thay vào đó, cặp vệ tinh này có cấu trúc không đều và hình dạng như những tiểu hành tinh. Điều này đặt ra một câu hỏi lớn về sự hình thành của chúng: những vệ tinh này hình thành từ Sao Hỏa hay chúng thực chất là những thiên thạch bị bắt giữ?
Va chạm hay bắt giữ?
Mặt Trăng của chúng ta được cho rằng đã hình thành khi một vật thể có kích thước cỡ Sao Hỏa va chạm với Trái Đất trong giai đoạn đầu Trái Đất mới hình thành. Vật chất từ vụ va chạm đó bị ném vào quỹ đạo của Trái Đất và kết hợp lại tạo thành Mặt Trăng của chúng ta.
Một sự kiện tương tự như vậy có thể tạo ra Phobos và Deimos. Những hành tinh đá của Hệ Mặt Trời đã hứng chịu liên tiếp những va chạm trong giai đoạn cuối của quá trình hình thành Hệ.
Sao Hỏa cho thấy nhiều bằng chứng khả dĩ về một trong những tác động lớn này. Bán cầu Bắc của hành tinh thấp hơn trung bình khoảng 5,5 km so với bán cầu Nam, do đó những mảnh vụn từ tác động này hoặc những tác động khác có thể tạo các vệ tinh của Sao Hỏa.
Mặt khác, Phobos và Deimos cũng có thể là những thiên thể trong vành đai tiểu hành tinh bị đẩy vào phía trong của Hệ Mặt Trời do hấp dẫn của Sao Mộc. Sao Hỏa có thể đã tóm lấy hai thiên thể này nhờ lực hấp dẫn của mình và biến chúng tháng hai vệ tinh. Đó chính là cách mà Sao Hải Vương có được vệ tinh Triton – vệ tinh đã từng là một thiên thể thuộc vành đai Kuiper, giống như Pluto.
Có những luận cứ thuyết phục về cả hai kịch bản “va chạm” và “bắt giữ”. Quỹ đạo của hai vệ tinh là khép kín và đều trên mặt phẳng tự quay của Sao Hỏa. Mặc dù khả năng hai vệ tinh này bị bắt giữ là rất thấp, những quan sát về hai vệ tinh này cho thấy chúng có thể có một thành phần tương tự như các tiểu hành tinh khác.
Việc xác định chắc chắn thành phần cấu tạo của các vệ tinh này sẽ là mấu chốt để xác định xem mô hình nào là chính xác. Một vụ va chạm dẫn đến hình thành vệ tinh sẽ khiến chúng có thành phần đá giống như Sao Hỏa, nhưng nếu hai vệ tinh này bị bắt giữ thì chúng hình thành ở một khu vực khác của Hệ Mặt Trời với những thành phần vật chất khác.
Đây chính là lý do mà sứ mệnh được bắt đầu. Sứ mệnh khám phá vệ tinh Sao Hỏa (MMX) của JAXA được dự kiến bắt đầu vào tháng 9 năm 2024 và sẽ tới Sao Hỏa vào tháng 8 năm 2025. Tàu không gian sẽ dành 3 năm để khám phá hai về tinh và môi trường xung quanh Hành tinh Đỏ.
Trong quãng thời gian nêu trên, MMX sẽ đáp xuống bề mặt Phobos và thu thập mẫu vật để mang về Trái Đất vào mùa hè năm 2029.
Do trọng lực yếu của hai vệ tinh, việc thu thập mẫu vật từ những khối đá nhỏ là một thử thách khó khăn nhưng đây lại chính là chuyên môn của JAXA. Cơ quan không gian này trước đây đã thu thập được mẫu vật từ tiểu hành tinh Itokawa vào năm 2010. Tiếp theo nhiệm vụ đó, Hayabusa2 sẽ đến tiểu hành tinh Ryugu vào năm tới.
MMX
Hợp tác quốc tế
Sự thú vị của dự án khám phá vệ tinh Sao Hỏa đã dẫn đến sự tham gia mạnh mẽ của quốc tế vào MMX. Vào ngày 10 tháng 4, chủ tịch JAXA – ông Naoki Okumura đã gặp gỡ đối tác từ Trung tâm nghiên cứu không gian Quốc gia Pháp (CNES) – ông Jean-Yves Le Gall.
Cuộc họp này đã gắn kết sự hợp tác giữa hai cơ quan không gian. CNES sẽ cung cấp thiết bị cho MMX cũng như kết hợp hỗ trợ kỹ thuật cho chuyến bay phức tạp đến các vệ tinh Sao Hỏa.
Các thiết bị của Pháp sẽ kết hợp camera hồng ngoại phân giải cao và quang phổ kế - một kĩ thuật dùng để phân thích thành phần của mỗi điểm ảnh. Điều này sẽ cho phép nghiên cứu đá trên bề mặt vệ tinh của Sao Hỏa ở kích thước nhỏ tới một vài phần mười của mét (một vài chục cm).
Với khả năng phóng đại các chi tiết nhỏ hơn so với những thiết bị thông thường được sử dụng ở Mars Reconnaissance Orbiter và Mars Express của ESA, máy quang phổ này cũng sẽ có thể giúp MMX chọn vị trí hạ cánh tốt nhất trên Phobos để lấy mẫu.
CNES cũng sẽ tìm hiểu tính khả thi trong việc đưa một thiết bị thăm dò tự hành (rover) lên khám phá bề mặt Phobos. Quyết định đó sẽ được đưa ra vào tháng 11 năm nay.
Ngoài việc hợp tác với Pháp, MMX sẽ mang theo thiết bị của NASA. Trong khi máy quang phổ của CNES kiểm tra các loại khoáng vật trên hai vệ tinh thì thiết bị của NASA sẽ chọn ra từng nguyên tố hóa học riêng lẻ. Điều này được thực hiện bằng cách phân tích các tia gamma năng lượng cao và neutron được tạo ra các vệ tinh này bị bắn phá bởi các tia vũ trụ từ Mặt Trời hoặc từ các nguồn xa hơn. Cùng kết hợp với nhau, những thiết bị này sẽ khám phá thành phần cấu tạo tỉ mỉ hơn của hai vệ tinh bí ẩn của Sao Hỏa.
Cả hai giả thuyết “va chạm” và “bắt giữ” đều dẫn tới những điều thú vị trong khoa học. Vệ tinh hình thành từ bụi của các vụ va chạm sẽ giữ nguyên những chứng cứ thời gian về tình trạng của Sao Hỏa lúc mới hình thành. Trong giai đoạn đầu của thời kỳ này, Sao Hỏa và Trái Đất được cho là đã từng giống nhau nhiều hơn bây giờ. Một mẫu vật chất từ thời kỳ đó có thể tiết lộ được cách mà một hành tinh trở thành một nơi có thể sinh sống được.
Nhưng nếu các vệ tinh bị bắt giữ từ vành đai tiểu hành tinh thì chúng sẽ cùng loại với những thiên thạch rơi xuống Trái Đất nguyên thủy. Những thiên thạch đó được coi là những thứ mang khoáng chất tới đại dương trong đó có những chất hữu cơ đầu tiên của chúng ta. Một mẫu vật từ Phobos có thể là một phần của những thứ như vậy đã được ném ra khắp nơi trong Hệ Mặt Trời sơ khai.
Khoảng cách giảm dần của Phobos với Sao Hỏa cũng có nghĩa là lớp trên cùng của vệ tinh có thể bị phủ bởi những thiên thạch rải rác từ hành tinh. Khoảng cách ngắn như vậy sẽ cho phép vật chất có mật độ thấp như vậy có thể tồn tại sau chuyến hành trình, không giống như các thiên thạch từ Sao Hỏa tìm cách tiếp cận Trái Đất.
Những vật chất được chuyển đi này cũng có thể đến từ khắp nơi trên Sao Hỏa, chứ không phải là một phần nhỏ mà các rover ở Sao Hỏa đã khám phá. Điều này có thể dẫn đến một bức tranh hoàn chỉnh hơn về Sao Hỏa cũng như các vệ tinh của nó.
MMX là một sứ mệnh thú vị đưa thông tin về sự hình thành các vệ tinh, Sao Hỏa và sự phân phối nước trong Mặt Trời của chúng ta. Trong khi chờ đợi đến năm 2024, bạn sẽ ủng hộ cho giả thuyết nào? “Va chạm” hay “bắt giữ”?
Mỹ Linh
Theo Space Daily
