Các phi hành gia tương lai của Mặt Trăng có thể tìm thấy nước dễ tiếp cận hơn so với suy nghĩ trước đây, theo một thí nghiệm mới cho thấy Mặt Trời đang bổ sung nguồn tài nguyên được tìm kiếm trên bề mặt Mặt Trăng.
Vì Mặt Trăng không có từ trường như Trái Đất, nên bề mặt Mặt Trăng cằn cỗi liên tục bị các hạt năng lượng từ Mặt Trời bắn phá; các hạt này tạo nên gió Mặt Trời. Các nhà khoa học từ lâu đã nghi ngờ, dựa trên mô phỏng máy tính, rằng gió Mặt Trời giúp tạo ra các thành phần của nước trên bề mặt Mặt Trăng.
Các hạt tốc độ cao, chủ yếu bao gồm các ion hydro tích điện dương, bắt các electron Mặt Trăng để trở thành các nguyên tử hydro. Các nguyên tử hydro mới hình thành sau đó di chuyển qua lớp đất đá và bụi để liên kết với oxy, tạo thành các phân tử hydroxyl và nước trên khắp bề mặt, thường tập trung ở các vùng cực luôn bị che khuất. Tuy nhiên, chu trình tự nhiên và khả năng tái tạo của các thành phần này vẫn chưa rõ ràng. Vì vậy, để làm sáng tỏ quá trình này, Li Hsia Yeo, một nhà khoa học hành tinh tại Trung tâm bay không gian Goddard của NASA ở Maryland, đã chỉ đạo một thí nghiệm trong phòng thí nghiệm quan sát tác động của gió mặt trời mô phỏng lên hai mẫu regolith rời rạc được sứ mệnh Apollo 17 mang về Trái đất.
Một trong những mẫu được đào từ một rãnh giống như vết sẹo có tên là Wessex Cleft và mẫu còn lại từ đáy của một miệng hố trẻ ở Nam Massif. Để loại bỏ bất kỳ nước trên cạn nào mà các mẫu 50 năm tuổi đã hấp thụ kể từ khi chúng trở về Trái đất, Yeo và nhóm của cô đã nung các mẫu qua đêm trong lò chân không. Để mô phỏng các điều kiện trên mặt trăng, các nhà nghiên cứu đã chế tạo một thiết bị tùy chỉnh bao gồm một buồng chân không, nơi các mẫu được đặt vào, và một máy gia tốc hạt nhỏ, mà các nhà khoa học sử dụng để bắn phá các mẫu bằng các ion hydro trong nhiều ngày.
"Phải mất nhiều thời gian và nhiều lần lặp lại để thiết kế các thành phần của thiết bị và đưa tất cả chúng vào bên trong", Jason McLain, một nhà khoa học nghiên cứu tại NASA Goddard, người đồng lãnh đạo thí nghiệm với Yeo, cho biết trong tuyên bố, "nhưng điều đó rất đáng giá, bởi vì một khi chúng tôi loại bỏ mọi nguồn gây ô nhiễm có thể xảy ra, chúng tôi biết rằng ý tưởng đã tồn tại hàng thập kỷ này về gió mặt trời hóa ra lại là sự thật."
Một phân tích về cách thành phần hóa học của các mẫu thay đổi theo thời gian cho thấy tín hiệu ánh sáng giảm tại cùng một điểm trong vùng hồng ngoại — gần ba micron — nơi nước hấp thụ năng lượng. Điều này chỉ ra sự hình thành các phân tử hydroxyl và nước do gió mặt trời giả tạo, xác nhận lý thuyết đã tồn tại từ lâu, nghiên cứu báo cáo.
Nhóm nghiên cứu cũng phát hiện ra rằng việc làm nóng các mẫu đến nhiệt độ ban ngày điển hình của Mặt Trăng là khoảng 260 độ F (126 độ C) trong 24 giờ dẫn đến sự giảm các phân tử liên quan đến nước này. Nhưng khi các mẫu được làm lạnh thêm 24 giờ nữa và tiếp tục bị gió mặt trời giả tạo thổi qua, các dấu hiệu liên quan đến nước lại xuất hiện trở lại. Theo nghiên cứu mới, chu kỳ này cho thấy gió mặt trời liên tục bổ sung một lượng nhỏ nước trên bề mặt mặt trăng.
"Điều thú vị ở đây là chỉ với đất mặt trăng và một thành phần cơ bản từ mặt trời — luôn phun ra hydro — thì có khả năng tạo ra nước", Yeo cho biết trong tuyên bố. "Thật không thể tin được khi nghĩ đến điều đó."
Những câu chuyện liên quan:
— Nhiệm vụ nghiên cứu mặt trời PUNCH của NASA chụp được những hình ảnh đầu tiên. Mọi thứ trông tuyệt vời cho đến nay
— Một chu kỳ mặt trời ẩn đang thức tỉnh, nhưng thời tiết vũ trụ khắc nghiệt hơn trong 50 năm tới có thể không phải là điều tồi tệ
— Blue Skies Space sẽ xây dựng đội tàu vệ tinh xung quanh mặt trăng để lập bản đồ vũ trụ cổ đại
Ủng hộ ý tưởng này, các quan sát từ các nhiệm vụ mặt trăng trước đây đã tiết lộ một lượng lớn khí hydro trong bầu khí quyển mỏng manh của mặt trăng. Các nhà khoa học nghi ngờ rằng sự gia nhiệt do gió mặt trời tạo ra tạo điều kiện cho sự kết hợp các nguyên tử hydro trên bề mặt thành khí hydro, sau đó thoát ra ngoài không gian.
Nghiên cứu mới cho thấy quá trình này cũng có mặt tích cực đáng ngạc nhiên. Các nguyên tử oxy còn sót lại có thể liên kết với các nguyên tử hydro mới được hình thành do sự bắn phá liên tục của gió mặt trời, chuẩn bị cho mặt trăng hình thành thêm nước trên cơ sở tái tạo.
Những phát hiện này có thể giúp đánh giá mức độ bền vững của nước trên mặt trăng, vì nguồn tài nguyên được săn đón này rất quan trọng đối với cả việc duy trì sự sống và làm nhiên liệu cho tên lửa.
Nghiên cứu của nhóm đã được công bố vào tháng 3 trên tạp chí JGR Planets.
Vì Mặt Trăng không có từ trường như Trái Đất, nên bề mặt Mặt Trăng cằn cỗi liên tục bị các hạt năng lượng từ Mặt Trời bắn phá; các hạt này tạo nên gió Mặt Trời. Các nhà khoa học từ lâu đã nghi ngờ, dựa trên mô phỏng máy tính, rằng gió Mặt Trời giúp tạo ra các thành phần của nước trên bề mặt Mặt Trăng.
Các hạt tốc độ cao, chủ yếu bao gồm các ion hydro tích điện dương, bắt các electron Mặt Trăng để trở thành các nguyên tử hydro. Các nguyên tử hydro mới hình thành sau đó di chuyển qua lớp đất đá và bụi để liên kết với oxy, tạo thành các phân tử hydroxyl và nước trên khắp bề mặt, thường tập trung ở các vùng cực luôn bị che khuất. Tuy nhiên, chu trình tự nhiên và khả năng tái tạo của các thành phần này vẫn chưa rõ ràng. Vì vậy, để làm sáng tỏ quá trình này, Li Hsia Yeo, một nhà khoa học hành tinh tại Trung tâm bay không gian Goddard của NASA ở Maryland, đã chỉ đạo một thí nghiệm trong phòng thí nghiệm quan sát tác động của gió mặt trời mô phỏng lên hai mẫu regolith rời rạc được sứ mệnh Apollo 17 mang về Trái đất.
Một trong những mẫu được đào từ một rãnh giống như vết sẹo có tên là Wessex Cleft và mẫu còn lại từ đáy của một miệng hố trẻ ở Nam Massif. Để loại bỏ bất kỳ nước trên cạn nào mà các mẫu 50 năm tuổi đã hấp thụ kể từ khi chúng trở về Trái đất, Yeo và nhóm của cô đã nung các mẫu qua đêm trong lò chân không. Để mô phỏng các điều kiện trên mặt trăng, các nhà nghiên cứu đã chế tạo một thiết bị tùy chỉnh bao gồm một buồng chân không, nơi các mẫu được đặt vào, và một máy gia tốc hạt nhỏ, mà các nhà khoa học sử dụng để bắn phá các mẫu bằng các ion hydro trong nhiều ngày.
"Phải mất nhiều thời gian và nhiều lần lặp lại để thiết kế các thành phần của thiết bị và đưa tất cả chúng vào bên trong", Jason McLain, một nhà khoa học nghiên cứu tại NASA Goddard, người đồng lãnh đạo thí nghiệm với Yeo, cho biết trong tuyên bố, "nhưng điều đó rất đáng giá, bởi vì một khi chúng tôi loại bỏ mọi nguồn gây ô nhiễm có thể xảy ra, chúng tôi biết rằng ý tưởng đã tồn tại hàng thập kỷ này về gió mặt trời hóa ra lại là sự thật."
Một phân tích về cách thành phần hóa học của các mẫu thay đổi theo thời gian cho thấy tín hiệu ánh sáng giảm tại cùng một điểm trong vùng hồng ngoại — gần ba micron — nơi nước hấp thụ năng lượng. Điều này chỉ ra sự hình thành các phân tử hydroxyl và nước do gió mặt trời giả tạo, xác nhận lý thuyết đã tồn tại từ lâu, nghiên cứu báo cáo.
Nhóm nghiên cứu cũng phát hiện ra rằng việc làm nóng các mẫu đến nhiệt độ ban ngày điển hình của Mặt Trăng là khoảng 260 độ F (126 độ C) trong 24 giờ dẫn đến sự giảm các phân tử liên quan đến nước này. Nhưng khi các mẫu được làm lạnh thêm 24 giờ nữa và tiếp tục bị gió mặt trời giả tạo thổi qua, các dấu hiệu liên quan đến nước lại xuất hiện trở lại. Theo nghiên cứu mới, chu kỳ này cho thấy gió mặt trời liên tục bổ sung một lượng nhỏ nước trên bề mặt mặt trăng.
"Điều thú vị ở đây là chỉ với đất mặt trăng và một thành phần cơ bản từ mặt trời — luôn phun ra hydro — thì có khả năng tạo ra nước", Yeo cho biết trong tuyên bố. "Thật không thể tin được khi nghĩ đến điều đó."
Những câu chuyện liên quan:
— Nhiệm vụ nghiên cứu mặt trời PUNCH của NASA chụp được những hình ảnh đầu tiên. Mọi thứ trông tuyệt vời cho đến nay
— Một chu kỳ mặt trời ẩn đang thức tỉnh, nhưng thời tiết vũ trụ khắc nghiệt hơn trong 50 năm tới có thể không phải là điều tồi tệ
— Blue Skies Space sẽ xây dựng đội tàu vệ tinh xung quanh mặt trăng để lập bản đồ vũ trụ cổ đại
Ủng hộ ý tưởng này, các quan sát từ các nhiệm vụ mặt trăng trước đây đã tiết lộ một lượng lớn khí hydro trong bầu khí quyển mỏng manh của mặt trăng. Các nhà khoa học nghi ngờ rằng sự gia nhiệt do gió mặt trời tạo ra tạo điều kiện cho sự kết hợp các nguyên tử hydro trên bề mặt thành khí hydro, sau đó thoát ra ngoài không gian.
Nghiên cứu mới cho thấy quá trình này cũng có mặt tích cực đáng ngạc nhiên. Các nguyên tử oxy còn sót lại có thể liên kết với các nguyên tử hydro mới được hình thành do sự bắn phá liên tục của gió mặt trời, chuẩn bị cho mặt trăng hình thành thêm nước trên cơ sở tái tạo.
Những phát hiện này có thể giúp đánh giá mức độ bền vững của nước trên mặt trăng, vì nguồn tài nguyên được săn đón này rất quan trọng đối với cả việc duy trì sự sống và làm nhiên liệu cho tên lửa.
Nghiên cứu của nhóm đã được công bố vào tháng 3 trên tạp chí JGR Planets.
