Hai mặt trăng bí ẩn của sao Hỏa

Dù được quan sát suốt nhiều thập kỷ, nguồn gốc của hai thiên thể vẫn là một trong những bí ẩn lớn về quá trình hình thành Hệ Mặt Trời.

Hai thiên thể được nhà thiên văn học Mỹ Asaph Hall phát hiện năm 1877, đặt tên theo hai người con của thần chiến tranh Mars trong thần thoại La Mã. Phobos mang nghĩa “sợ hãi”, còn Deimos có nghĩa “kinh hoàng”.

Phobos đang tiến gần sao Hỏa thêm khoảng 1,8m mỗi thế kỷ. Các nhà khoa học dự đoán khoảng 50 triệu năm nữa, mặt trăng này có thể va chạm với hành tinh hoặc vỡ thành vành đai đá. Bề mặt Phobos chằng chịt hố thiên thạch, nổi bật là miệng hố Stickney rộng khoảng 9,7km.

Trong khi đó, Deimos nhỏ hơn, nằm xa sao Hỏa hơn và đang từ từ di chuyển ra xa hành tinh. Bề mặt của nó nhẵn hơn Phobos nhưng vẫn có nhiều hố va chạm và bị phủ bởi lượng bụi lớn khó lý giải.

Theo giới khoa học, có hai giả thuyết chính về nguồn gốc hai mặt trăng của sao Hỏa. Giả thuyết thứ nhất cho rằng một thiên thể lớn từng va chạm với sao Hỏa, khiến vật chất bắn ra không gian rồi kết tụ thành Phobos và Deimos. Giả thuyết còn lại nhận định chúng vốn là các tiểu hành tinh bị lực hấp dẫn của sao Hỏa giữ lại.

“Tuy nhiên, không dữ liệu nào của chúng tôi hoàn toàn phù hợp với cả hai giả thuyết”, Abigail Fraeman, nhà nghiên cứu tại Phòng thí nghiệm Sức đẩy Phản lực của NASA, nói.

Hiện tượng nhật thực trên sao Hỏa với sự xuất hiện của thiên thể Phobos do một tàu thảm hiểm ghi lại. (Nguồn: NASA)

Hành trình thu thập mẫu vật trên Phobos

Để khám phá các mặt trăng sao Hỏa, Cơ quan Thám hiểm Hàng không Vũ trụ Nhật Bản (JAXA) triển khai dự án MMX, với sự tham gia của NASA, Cơ quan Vũ trụ châu Âu cùng các tổ chức nghiên cứu Pháp và Đức.

Tàu MMX được phóng bằng tên lửa H3 từ Trung tâm Vũ trụ Tanegashima, Nhật Bản, vào khoảng 4h41 ngày 20/10 (giờ địa phương, tức 2h41 cùng ngày theo giờ Việt Nam).

Mục tiêu của sứ mệnh là thu thập hơn 10 gam vật chất từ Phobos và đưa về Trái Đất vào năm 2031, qua đó tìm hiểu nguồn gốc hai mặt trăng và lịch sử sao Hỏa.

Video tàu MMX được phóng tại Trung tâm Vũ trụ Tanegashima, Nhật Bản, ngày 20/10. (Nguồn: Space)

MMX dự kiến mất khoảng một năm để đến sao Hỏa, sau đó hoạt động quanh Phobos trong khoảng ba năm. Tàu mang theo các thiết bị đo địa hình, khoáng vật, thành phần hóa học và bức xạ không gian, cùng hai camera ghi hình độ phân giải 4K và 8K.

Sứ mệnh chủ yếu tập trung vào Phobos, mặt trăng lớn hơn và gần sao Hỏa hơn, đồng thời chụp ảnh Deimos để so sánh đặc điểm của hai thiên thể.

Đầu năm 2029, MMX dự kiến thả xe tự hành Idefix do các cơ quan nghiên cứu Đức và Pháp phát triển xuống Phobos từ độ cao 40-100 m. Do lực hấp dẫn rất yếu, xe có thể nảy lên khi tiếp đất trước khi ổn định vị trí.

Idefix có khối lượng khoảng 25 kg nhưng trên bề mặt Phobos, trọng lượng của nó chỉ tương đương một vật nặng 15 gam trên Trái Đất. Xe sẽ hoạt động khoảng 100 ngày, khảo sát địa hình và tìm những vị trí hạ cánh an toàn cho tàu đổ bộ MMX.

Daniel Glavin, nhà khoa học cấp cao tại Trung tâm Chuyến bay Không gian Goddard của NASA, cho biết dữ liệu thu thập trước nay cho thấy Phobos có một phía sáng hơn và một phía tối hơn, dường như tồn tại hai loại bề mặt khác nhau. Vì vậy, nhóm nghiên cứu dự kiến thu thập mẫu vật tại hai khu vực riêng biệt, ở phía hướng về sao Hỏa và phía đối diện.

Tàu đổ bộ sử dụng hai phương pháp lấy mẫu. Một thiết bị khoan sâu khoảng 2cm để thu thập vật chất dưới bề mặt, trong khi thiết bị khác dùng khí nén làm bật bụi và đá trên bề mặt vào ống chứa.

Sau khi hoàn thành lấy mẫu, tàu sẽ rời Phobos, tiếp tục quan sát Deimos và bắt đầu hành trình trở về Trái Đất năm 2030.

Tìm kiếm dấu vết lịch sử và sự sống trên sao Hỏa

Ngoài việc giải mã nguồn gốc Phobos và Deimos, các nhà khoa học kỳ vọng MMX giúp tìm hiểu lịch sử sao Hỏa, thậm chí cung cấp manh mối về khả năng tồn tại sự sống trên hành tinh này.

Máy quang phổ MEGANE trên tàu sẽ đo thành phần các nguyên tố như hydro, natri và clo. Theo David Lawrence, nhà khoa học tại Đại học Johns Hopkins, dữ liệu này có thể giúp phân biệt hai giả thuyết hình thành mặt trăng.

Nếu Phobos được tạo ra từ vụ va chạm lớn, nhiệt độ cao có thể khiến các nguyên tố dễ bay hơi thất thoát. Ngược lại, nhiều tiểu hành tinh chứa hàm lượng các nguyên tố này cao hơn.

Một thiết bị khác, máy quang phổ hồng ngoại MIRS, sẽ phân tích khoáng vật, chất hữu cơ và những hợp chất liên quan đến nước trên Phobos.

Nhà khoa học Abigail Fraeman cho biết nếu Phobos hình thành từ vật chất bị bắn khỏi sao Hỏa, các mẫu vật có thể hé lộ thành phần và điều kiện của hành tinh trong giai đoạn đầu. Nếu đây là tiểu hành tinh bị bắt giữ, nó có thể từng mang nước và các nguyên tố dễ bay hơi từ vùng ngoài Hệ Mặt Trời đến gần sao Hỏa.

Chuyên gia Glavin nhận định, nếu Phobos và Deimos từng giàu nước và chất hữu cơ, chúng có thể đã mang đến những thành phần ban đầu cho sự sống trên sao Hỏa.

Nhóm nghiên cứu sẽ tìm kiếm axit amin và các thành phần hóa học cần thiết cho sự sống trong mẫu vật. Phobos cũng có thể chứa những mảnh vật chất từ sao Hỏa rơi xuống bề mặt trong hàng tỷ năm tồn tại.

Nếu tìm thấy vật chất như vậy, MMX có cơ hội trở thành sứ mệnh đầu tiên đưa mẫu vật có nguồn gốc từ sao Hỏa về Trái Đất.

Trong khi đó, Trung Quốc cũng lên kế hoạch phóng sứ mệnh Thiên Vấn 3 vào năm 2028, nhằm lấy mẫu trực tiếp trên sao Hỏa và đưa về Trái Đất năm 2031.

“Những năm đầu thập niên 2030 có thể trở thành giai đoạn mang lại nhiều lời giải quan trọng về sao Hỏa”, Glavin nói.