Bí ẩn hố Marius: NASA và kế hoạch tìm hang động ngầm trên Mặt Trăng

Bên dưới miệng hố Marius u tối trên bề mặt Mặt Trăng có thể ẩn chứa một khoảng rỗng khổng lồ chưa từng được khám phá. Mặc dù các bức ảnh chụp từ quỹ đạo chỉ thể hiện đây là một vết lõm sâu sụt lún, các nhà nghiên cứu tin rằng địa điểm này là lối dẫn vào một hệ thống hang động núi lửa ngầm vĩ đại. Nhằm giải mã ẩn số này, Cơ quan Hàng không và Vũ trụ Mỹ (NASA) đã chọn dự án GIMLI để đưa các thiết bị địa vật lý chuyên dụng xuống tận nơi khảo sát. Dự án hứa hẹn không chỉ làm sáng tỏ lịch sử địa chất biến động của Mặt Trăng mà còn tìm kiếm nơi trú ẩn tự nhiên an toàn cho các sứ mệnh tương lai. [1]

Miệng hố Marius và ẩn số về ống dung nham ngầm

Khu vực Marius Hills nổi tiếng là một trong những vùng sở hữu đặc điểm núi lửa đa dạng nhất trên Mặt Trăng. Miệng hố Marius Hill Pit nổi bật như một lối mở sụt lún kỳ lạ xuống lòng đất. Trong quá khứ cổ đại, khi các dòng dung nham bazan cuộn chảy trên bề mặt Mặt Trăng, lớp vỏ phía trên tiếp xúc với khoảng không lạnh giá đã nguội đi và đóng cứng thành một mái trần đá vững chắc. Ở phía dưới, dòng magma nóng chảy vẫn tiếp tục di chuyển. Khi nguồn dung nham cạn kiệt, các kênh dẫn này trống rỗng, tạo nên những đường ống dung nham ngầm kéo dài. [1]

Các quan sát từ kính thiên văn và vệ tinh quỹ đạo đã mang lại nhiều bằng chứng hấp dẫn về sự tồn tại của những cấu trúc rỗng này. Tuy nhiên, việc khẳng định liệu hố Marius có thực sự kết nối với một hang động ngầm quy mô lớn hay không vẫn đòi hỏi các phép đo trực tiếp ngay tại bề mặt. Nếu tồn tại, hang động ngầm này sẽ sở hữu giá trị đặc biệt đối với việc thám hiểm không gian. Lớp đá dày bao bọc bên trên có khả năng che chắn tự nhiên tuyệt đối cho các phi hành gia khỏi tia bức xạ vũ trụ nguy hiểm, đồng thời loại bỏ sự biến động nhiệt độ khắc nghiệt giữa cái nóng gay gắt ban ngày và cái lạnh băng giá ban đêm của bề mặt Mặt Trăng. [1]

Tái hiện phương pháp đo địa chấn chủ động từ thời Apollo

Dự án có tên đầy đủ là Thiết bị Địa vật lý cho cuộc Điều tra hố Marius trên Mặt Trăng (GIMLI), do Viện Khoa học Hành tinh (PSI) dẫn đầu. Dự án được triển khai dưới sự hợp tác cùng công ty Honeybee Robotics và Cơ quan Vũ trụ Na Uy. Điểm nhấn chiến lược của GIMLI là việc tái áp dụng phương pháp địa chấn chủ động trên Mặt Trăng. Đây là kỹ thuật địa vật lý sử dụng các nguồn phát chấn động nhân tạo để truyền sóng âm vào lòng đất, sau đó đo đạc tốc độ và phản xạ của sóng nhằm phân tích cấu trúc địa tầng. [1]

Nhà khoa học Than Putzig, Trưởng dự án kiêm Phó Giám đốc PSI, chia sẻ rằng việc đưa phương pháp địa chấn chủ động trở lại với khoa học hành tinh là mong mỏi lớn từ lâu. Kể từ khi các phi hành gia trong chương trình Apollo lần đầu tiên tiến hành khảo sát địa chấn trên Mặt Trăng, kỹ thuật này dường như chưa từng được thực hiện lại. Việc kết hợp địa chấn chủ động với các phương pháp đo đạc hiện đại khác sẽ tạo nên một bức tranh toàn diện và chính xác chưa từng có về các thuộc tính vật lý sâu dưới bề mặt Mặt Trăng. [1]

Bốn mũi nhọn công nghệ quét sâu lòng đất

Để thăm dò khoảng rỗng tiềm năng kéo dài từ hố Marius, GIMLI phối hợp bốn nhóm thiết bị khoa học: radar xuyên đất, cảm biến địa chấn chủ động, máy đo trọng lực và hệ thống máy ảnh ghi hình. Radar xuyên đất do Cơ quan Vũ trụ Na Uy cung cấp sẽ phát các xung sóng điện từ xuyên qua các lớp đá để phát hiện ranh giới giữa đá đặc và khoảng không. Trong khi đó, máy đo trọng lực sẽ phát hiện những bất thường nhỏ về trường trọng lực địa phương; một khoảng rỗng ngầm lớn sẽ tạo ra sự sụt giảm mật độ vật chất, làm thay đổi chỉ số trọng lực so với vùng đá đặc xung quanh. [1]

Đối tác thương mại Honeybee Robotics thuộc tập đoàn Blue Origin đảm nhận quản lý dự án và chế tạo phần cứng cho hệ thống địa chấn chủ động, máy đo trọng lực và máy ảnh. Doanh nghiệp này cũng chịu trách nhiệm tích hợp toàn bộ gói thiết bị khoa học lên tàu đáp và xe tự hành. Tàu vũ trụ chở thiết bị sẽ được đưa lên Mặt Trăng thông qua dịch vụ vận chuyển thương mại CLPS thuộc chương trình PRISM của NASA. Khi đáp xuống bề mặt, Honeybee Robotics cùng PSI sẽ trực tiếp điều khiển các thiết bị hoạt động để thu thập dữ liệu và ước tính kích thước của hang ngầm nếu nó hiện diện. [1]

Lớp vách đá lộ thiên tiết lộ lịch sử núi lửa cổ đại

Sức hút của dự án GIMLI không chỉ nằm ở kịch bản tìm thấy hang động ngầm. Ngay cả trong trường hợp các phép đo cho thấy không có ống dung nham nào mở ra từ miệng hố, chuyến thám hiểm vẫn đem lại giá trị khoa học nền tảng. Dữ liệu thu thập sẽ giúp giới khoa học giải mã câu hỏi lớn: Miệng hố Marius Hill Pit được hình thành theo cơ chế chính xác nào? Việc phân tích cấu trúc vật liệu xung quanh và bên dưới hố sẽ cung cấp manh mối quý giá về nguồn gốc miệng hố cũng như lịch sử núi lửa của cả vùng phụ cận. [1]

Các vách đứng của hố Marius vô tình cắt qua các tầng địa chất, làm lộ ra các lớp regolith (lớp bụi đá bề mặt) và các dòng chảy dung nham chồng lên nhau vốn thường bị chôn lấp sâu dưới lòng đất. Nhà khoa học Gareth Morgan, Đồng nghiên cứu chính của dự án, giải thích rằng việc xác nhận một ống dung nham ngầm quy mô lớn sẽ mở ra góc nhìn mới về cách thức núi lửa hoạt động trên Mặt Trăng. Do ống dung nham là đặc trưng phổ biến của hiện tượng núi lửa bazan trên Trái Đất, việc nghiên cứu các cấu trúc tương tự trên Mặt Trăng sẽ giúp các nhà khoa học ứng dụng tri thức địa chất Trái Đất để luận giải quá trình phun trào cổ đại, xác định xem các đợt phun trào xảy ra liên tục hay gián đoạn qua những khoảng thời gian kéo dài. [1]

Bước tiến mới trong chiến lược thám hiểm không gian

Dự án GIMLI quy tụ sự hợp tác của nhiều đơn vị nghiên cứu hàng đầu như Đại học Boise State, Đại học Johns Hopkins, Viện Khoa học Hành tinh và Mặt Trăng cùng Đại học Oslo. Giám đốc điều hành PSI, bà Amanda Hendrix, nhấn mạnh rằng GIMLI đại diện cho khát vọng của khoa học hành tinh hiện đại: chuyển từ các giả thuyết nghiên cứu từ quỹ đạo sang phương pháp khảo sát trực tiếp ngay trên bề mặt Mặt Trăng. [1]

Kết quả từ GIMLI sẽ đặt nền móng quan trọng cho các chương trình thám hiểm vũ trụ tương lai. Việc xác định các cấu trúc ngầm không chỉ mở ra kho tàng dữ liệu về lịch sử tiến hóa của Trái Đất và Mặt Trăng mà còn đánh dấu bước chuẩn bị thực tế để con người tận dụng những đường hầm tự nhiên ngoài không gian, xây dựng các trạm nghiên cứu trường tồn và an toàn trên Mặt Trăng. [1]