Tìm kiếm sự sống trên sao Hỏa: Những chi tiết về sứ mệnh Kiên trì (Perseverance)

Sứ mệnh này là một phần kế thừa di sản của những cuộc thám hiểm trước đây, bắt đầu từ đầu những năm 1960, với những bức ảnh cận cảnh đầu tiên được tàu vũ trụ Mariner IV chụp năm 1966. Dù mục đích của chương trình những năm trước là hiểu rõ hơn về sao Hỏa, nhưng bị thúc đẩy bởi câu hỏi không ngừng nghỉ: đã bao giờ có sự sống tồn tại trên hành tinh láng giềng của chúng ta?

Khoảng 3,5 tỷ năm trước, sao Hỏa và Trái đất giống nhau hơn nhiều, có những bằng chứng cho thấy sao Hỏa có thể ấm hơn và ẩm ướt hơn ngày nay. Chính trong khung thời gian này trên Trái đất cổ đại, các nhà khoa học có thể cung cấp bằng chứng về sự sống của vi sinh vật. Nếu như sao Hỏa và Trái đất từng là giống nhau, thì thể vi khuẩn cũng đã từng có mặt trong quá khứ xa xưa của hành tinh Đỏ và có thể vẫn tồn tại ở các khu vực nào đó ngay cả bây giờ.

Mặc dù nếu khám phá được sự sống sẽ là một sự kiện kỳ diệu thì ngay cả khi sao Hỏa không có sự sống trong quá khứ hay hiện tại, vẫn còn rất nhiều thành quả thu được từ những sứ mệnh trên bề mặt hành tinh.

Các quan chức NASA viết: “Bản thân chúng ta có thể trở thành 'sự sống trên sao Hỏa' nếu con người du hành đến hành tinh này vào một ngày nào đó . Trước mắt, chúng ta có rất nhiều điều cần tìm hiểu về hành tinh tuyệt vời này và những điều kiện môi trường khắc nghiệt ở đây."

Hạ cánh xuống miệng núi lửa Jezero

Trong quá trình hạ cánh khó khăn phức tạp, phương tiện đổ bộ Perseverance xuyên qua bầu khí quyển Sao Hỏa với tốc độ hơn 12.000 dặm / giờ (khoảng 20.000 km / h), sau đó xe đổ bộ sao Hỏa hạ cánh nhẹ nhàng xuống miệng núi lửa Jezero - một vùng lõm rộng 45 km trên bề mặt hành tinh, phía bắc đường xích đạo.

Những bức ảnh đầu tiên của sứ mệnh Sao Hỏa 2020

Đồ họa mô phỏng xe đổ bộ lữ hành Perseverance

Cuộc đổ bộ của Sứ mệnh Sao Hỏa 2020 thành công ở NASA

Các nhà khoa học tin rằng khu vực từng bị ngập lụt này có khả năng tốt nhất tìm thấy bằng chứng về sự sống cổ đại, được lựa chọn thông qua một quá trình phân tích chi tiết từ 60 địa điểm ứng viên khác. Cuối cùng địa bàn được chọn do độ tuổi và sự hiện diện của một số đặc điểm địa chất hấp dẫn "kể một câu chuyện về tự nhiên lặp đi lặp lại trong quá khứ ẩm ướt của sao Hỏa".

Khu vực này được các nhà khoa học tin rằng đã hình thành cách đây hơn 3,5 tỷ năm, từng là nơi tồn tại của một đồng bằng sông ngòi và hồ, xuất hiện dưới tác động của một thiên thạch cổ đại trong lưu vực Isidis. Mặc dù dòng chảy cổ đại đã cạn từ lâu (phần trên bên trái của ảnh bên dưới), nhưng bằng chứng về sự tồn tại của dòng sông lần đầu tiên được thiết bị CRISM, phương tiện do thám sao Hỏa của NASA cung cấp đồng thời cũng xác định các khoáng chất đất sét có thể có trong khu vực chỉ hình thành khi có sự hiện diện của nước lỏng, tương tự như lòng sông cổ đại trên Trái đất.

Miệng núi lửa Jezero, địa điểm hạ cánh của sứ mệnh sao Hỏa 2020. Ảnh: NASA / JPL-Caltech / MSSS / JHU-APL

Các quan chức NASA viết: “Trên Trái đất, các nhà khoa học đã tìm thấy những lớp đất sét như vậy ở đồng bằng sông Mississippi, nơi mà sự sống của vi sinh vật cũng được tìm thấy trong đá”. “Điều này khiến Miệng núi lửa Jezero trở thành một địa điểm tuyệt vời để thực hiện mục tiêu khoa học của sứ mệnh Sao Hỏa 2020, nghiên cứu một môi trường có thể sinh sống được đồng thời lưu giữ những dấu hiệu của sự sống trong quá khứ”.

Chất hữu cơ lắng đọng từ các dòng sông khô cạn hiện nay có thể được tìm thấy bằng phương pháp thu thập những mẫu đất đá từ bờ biển và lòng hồ; Những dấu hiệu sự sống sẽ được lưu giữ trong hồ sơ địa chất dưới dạng các đặc điểm sinh học - các vật thể, chất và / hoặc những mẫu đặc biệt mà sự xuất hiện của chúng yêu cầu có tác động sinh học.

Những cơ sở dữ liệu có được từ các sứ mệnh tàu vũ trụ, bay quay quanh quỹ đạo sao Hỏa trước đây cũng cho thấy những tảng đá dọc theo đường bờ biển có thể được cấu tạo từ cacbonat, hiếm gặp trên sao Hỏa nhưng lại phổ biến trên Trái đất và thường liên quan đến chất hữu cơ cổ đại, như các rạn san hô. Những mẫu này cũng sẽ cung cấp cho các nhà khoa học sự hiểu biết tốt hơn về sự hình thành và thay đổi khu vực này theo thời gian.

Sự kế thừa của sứ mệnh khám phá sao Hỏa

Cho đến nay, NASA thực hiện 8 lần hạ cánh thành công lên Sao Hỏa - thực hiện từ năm 1976-2018 – Liên Xô thực hiện thành công 2 lần vào năm 1971 và 1973. Trong tháng trước, thêm hai lần nữa tàu vũ trụ đã bay vào quỹ đạo. Tàu vũ trụ Hope của Các Tiểu vương quốc Ả Rập Thống nhất bắt đầu bay quanh hành tinh ngày 9/2 và một ngày sau đó là tàu vũ trụ Tianwen-1 của Trung Quốc.

Địa điểm hạ cánh chuyến thám hiểm Kiên trì (Perseverance) của NASA, so sánh với những địa điểm của sứ mệnh sao Hỏa thành công trước đó. Anh: NASA / JPL-Caltech / MSSS / JHU-APL

Perseverance là phương tiện đổ bộ, kế thừa và phát triển của phương tiện thám hiểm Curiosity NASA, thực hiện sứ mệnh đầu tiên của cơ quan này, đổ bộ lên bề mặt sao Hỏa, được phóng vào năm 2012. Một phòng thí nghiệm cơ động đã được đưa đến miệng núi lửa Gale (lòng hồ cạn cách Jezero khoảng 3.700 km), Curiosity là xe lớn nhất và có khả năng lữ hành cao nhất từng được gửi đến sao Hỏa, đã cung cấp một lượng dữ liệu khổng lồ trong chín năm hoạt động (và còn tiếp tục tăng).

Mục đích của sứ mệnh là xác định, sao Hỏa đã từng có điều kiện môi trường, hỗ trợ sự sống của vi sinh vật hay không? ngay từ đầu trong sứ mệnh, xe lữ hành đã tìm thấy bằng chứng hóa học và khoáng chất, hỗ trợ giả thuyết rằng sao Hỏa từng có môi trường có thể có sự sống. Perseverance (Kiên trì) có mục tiêu thực hiện bước tiếp theo trong sứ mệnh này và cũng là xe đổ bộ đầu tiên thực hiện nhiệm vụ săn lùng những bằng chứng khó khăn về sự sống cổ đại trên sao Hỏa.

Trước đây những tàu đổ bộ sứ mệnh khác không thu thập và lưu trữ các mẫu (chỉ phân tích chúng), một tính năng độc đáo của xe lữ hành Kiên trì (Perseverance rover) là khả năng lưu trữ các mẫu đất và lõi đá. Xe lữ hành có 38 ống rỗng, sẽ được lấp đầy và lưu trữ tại các vị trí được chọn cùng với những bản sao được giữ trong ngăn chứa riêng của xe.

Một sứ mệnh khác trong tương lai có thể lấy và đưa những mẫu đất đá này trở về Trái đất để nghiên cứu chi tiết hơn – NASA, đồng phối hợp với Cơ quan Vũ trụ Châu Âu (ESA) lên kế hoạch thực hiện điều này, sớm nhất vào năm 2031.

Màn hình công nghệ

Xe đổ bộ lữ hành Perseverance mang theo một số trang thiết bị khoa học phức tạp để phân tích vật liệu trong quá trình thực hiện sứ mệnh. Ví dụ Hệ thống “Quét môi trường sống sử dụng bằng Raman và Sự phát quang cho các vật chất và hóa chất” ( SHERLOC ). Perseverance là xe đổ bộ lữ hành đầu tiên trên sao Hỏa sử dụng Raman và quang phổ huỳnh quang, những kỹ thuật phổ biến, được sử dụng trong phân tích hóa học.

Xe đổ bộ lữ hành mang theo bảy công cụ để tiến hành nghiên cứu khoa học và khám phá

Cùng với khả năng khoan và thu các mẫu đá, phân tích thành phần hóa học của vật liệu thu được, Perseverance còn mang những công nghệ khác, có thể hỗ trợ tiếp tục khám phá sao Hỏa và chuẩn bị cho những chuyến du hành thăm của con người trong tương lai.

Trong lĩnh vực này, xe đổ bộ lữ hành mang theo một công cụ quan trọng được gọi là “Thí nghiệm sử dụng tài nguyên oxy tại chỗ trên sao Hỏa”, viết tắt là MOXIE , có thể tạo ra oxy (O2 ) từ carbon dioxide (CO2), rất giàu có trong khí quyển trên sao Hỏa. Bộ khí tài thực hiện được thông qua một quá trình điện hóa, tách các phân tử CO2  thành O2 và carbon monoxide (CO). Theo NASA, O2 được phân tích độ tinh khiết và khả năng sử dụng của con người trước khi xả trở lại cùng với CO và các sản phẩm khí thải khác vào bầu khí quyển sao Hỏa.

Sử dụng các nguồn tài nguyên thiên nhiên sẵn có trên sao Hỏa, các nhà khoa học hy vọng sẽ cung cấp nguồn nhiên liệu hỗ trợ sự sống ổn định cho con người trong tương lai. Nếu mở rộng quy mô sản xuất, các công cụ như MOXIE có thể giúp nhân loại có được khả năng sinh sống trên Hành tinh Đỏ.

Đây cũng là lần đầu tiên, phương tiện bay không người lái Trực thăng Sao Hỏa Ingenuity - gắn dưới bụng của Perseverance - sẽ thực hiện một số chuyến bay thử nghiệm trong sứ mệnh và góp phần xác định tuyến đường an toàn cho xe đổ bộ lữ hành. Đây cũng là chuyến bay của UAV có điều khiển đầu tiên trên một hành tinh khác và có thể thực hiện những chuyến thám hiểm trên không bằng UAV, một khả năng đầy hứa hẹn trong tương lai.

Máy bay trực thăng không người lái thám hiểm Sao Hỏa Ingenuity

Sự khéo léo do thám phía trước và chụp ảnh phong cảnh để giúp người điều khiển định hướng tuyến đường của mình. Nhà cung cấp hình ảnh: NASA / JPL-Caltech

Nếu tiếp tục hoạt động ổn định trong một năm sao Hỏa (khoảng 687 ngày Trái đất), Perseverance sau đó sẽ di chuyển khỏi miệng núi lửa Jezero và đi thám hiểm vùng đồng bằng xung quanh, được gọi là Nili Planum. Đây là một khu vực địa chất cổ đại khác, hình thành khi một tiểu hành tinh va chạm với sao Hỏa cách đây gần 4 tỷ năm. 

Các nhà khoa học nghi ngờ rằng những tảng đá trong khu vực này có thể đã bị nổ tung từ bề mặt đá của hành tinh do tác động của va chạm, điều này sẽ mang lại cho những nhà nghiên cứu khả năng dễ dàng quan sát những vật liệu, nằm sâu dưới bề mặt sao Hỏa, điều chưa từng được thực hiện trước đây nhưng sẽ cung cấp những thông tin vô giá về sự hình thành của hành tinh và cấu trúc địa chất.

Sứ mệnh này được thực hiện trong nhiều thập kỷ, sự kiện đổ bộ diễn ra ngày 18 tháng 2 lúc 3:55 chiều EST. NASA truyền thông tin trực tiếp về sự kiện quan trọng này từ lúc 2:15 pm EST, trực tiếp qua cơ quan vũ trụ.