Vì sao phải thăm dò nước trên Mặt Trăng?

Mặt Trăng là thiên thể đang thu hút nhiều nhất sự quan tâm của các quốc gia thám hiểm vũ trụ. Trừ Mỹ ra, Trung Quốc, Nhật, Ấn Độ, Nga, Hàn Quốc, Ukraine đều chỉ tập trung thăm dò Mặt Trăng.

Đó là do các kết quả thăm dò và nghiên cứu cho thấy:

– Mặt Trăng là địa điểm tốt nhất để quan sát, theo dõi tình trạng biến đổi của toàn bộ Trái Đất. Dùng vệ tinh chỉ theo dõi được một phần. Trái Đất đang có những thay đổi đáng ngại về sinh thái, môi trường, sự nóng lên của khí hậu, lỗ thủng ozone và các thiên tai… nếu không theo dõi để báo động và cứu chữa kịp thời thì sẽ rất tai hại.

– Mặt Trăng là phòng thí nghiệm lý tưởng trong vũ trụ để tiến hành nhiều thí nghiệm không thể hoặc rất khó thực hiện được trên Trái Đất, để sản xuất các thứ như chế phẩm sinh học, sản phẩm điện tử chất lượng cao. Đó là vì trên Mặt Trăng không có không khí nên độ chân không cực cao, không có sự hấp thu và bức xạ sóng điện từ, không có địa từ trường, không có nguồn tiếng động, không có ô nhiễm, và trường trọng lực rất yếu.

– Mặt Trăng có hai loại tài nguyên sẽ đóng góp to lớn cho loài người: 1) Năng lượng Mặt Trời cực kỳ phong phú. 2) Các loại khoáng sản: có nhiều Heli 3, là loại nguyên liệu tốt nhất, sạch nhất, rẻ nhất để chạy nhà máy phát điện nhiệt hạch. Mỗi năm chỉ cần khoảng 100 tấn Heli 3 là đủ cung cấp điện cho cả thế giới. 1 tấn Heli 3 khai thác tại Trái Đất có giá thành 10 tỷ USD, nếu khai thác từ Mặt Trăng và chở về Trái Đất chỉ có 0,8 tỷ USD. Heli 3 trên Mặt Trăng đủ cho loài người dùng hàng chục nghìn năm. Ngoài ra còn có với khối lượng lớn nhiều nguyên liệu quý hiếm như đất hiếm, Urani, sắt, Titan chất lượng cao (150.000 tỷ tấn).

– Vị trí của Mặt Trăng trong Hệ Mặt Trời và các đặc điểm môi trường của bản thân khiến nó trở thành bãi thử, thành ngưỡng cửa để loài người đi ra khỏi cái nôi Trái Đất tiến vào không gian xa xôi, là địa điểm lý tưởng để từ đây phóng tàu vũ trụ thăm dò các thiên thể khác với giá thành thấp hơn khi phóng từ Trái Đất.

Dĩ nhiên chỉ có thể tận dụng được các lợi thế đó khi nào con người sống được trên Mặt Trăng.

Nga, Mỹ, Nhật, Trung Quốc, Ấn Độ đã phóng tàu thăm dò Mặt Trăng, Mỹ đã 6 lần đưa người đặt chân lên Mặt Trăng. Sau chuyến Appolo 17 (phóng 12/7/1972), Mỹ ngừng thăm dò Mặt Trăng. Tháng 1/2004, Tổng thống Bush cha đề xuất kế hoạch thăm dò vũ trụ mới gồm Trở lại Mặt Trăng (dự định năm 2018 đưa người lên Mặt Trăng với kinh phí 104,1 tỷ USD) và thăm dò Sao Hỏa. Tháng 6/2009, NASA khởi động chương trình Trở lại Mặt Trăng bằng việc phóng tàu LRO và vệ tinh LCROSS. Nhưng tháng 2/2010, Tổng thống Obama hủy chương trình trên với lý do tốn quá nhiều kinh phí, tiến độ thực hiện chậm và nhiều người nghi ngờ tính cần thiết tiếp tục nghiên cứu Mặt Trăng. Obama muốn dồn kinh phí cho việc thăm dò khả năng đưa người đổ bộ lên các Tiểu hành tinh và Sao Hỏa.

Ngày 24/1/1990, Nhật phóng tàu thăm dò Mặt Trăng có tên Hiten, là nước thứ ba thực hiện thám hiểm Mặt Trăng. Ngày 14/9/2007 Nhật lại phóng vệ tinh Nữ thần Mặt Trăng SELENE, là sứ mạng thăm dò Mặt Trăng lớn nhất sau chương trình Appolo của Mỹ. Ngày 24/10/2007, Trung Quốc phóng vệ tinh Hằng Nga-1 (Chang E-1), bay vòng Mặt Trăng. Ngày 22/10/2008, Ấn Độ phóng vệ tinh Chandrayaan-1 (Xe Mặt Trăng), ngoài 1 vệ tinh bay vòng còn có thiết bị hạ cánh đặt quốc kỳ nước này lên Mặt Trăng (quốc gia thứ 4 sau Nga, Mỹ, Nhật làm việc đó). Ngày 1/10/2010, Trung Quốc phóng vệ tinh Hằng Nga-2; sau khi hoàn thành nhiệm vụ, ngày 9/6/2011 nó bay đi khảo sát Tiểu hành tinh Toutatis rồi bay tiếp vào vũ trụ. Trung Quốc dự định nửa cuối năm 2013 phóng Hằng Nga-3 và hạ cánh một xe-robot xuống phân tích mẫu đất đá Mặt Trăng.

Ngày 15/1/2013, Cơ quan hàng không vũ trụ Nga (Roscosmos) tuyên bố sẽ phóng một tàu vũ trụ không người lái lên mặt trăng vào năm 2015. Hàn Quốc dự kiến năm 2023 sẽ phóng vệ tinh và một thiết bị hạ cánh xuống Mặt Trăng; năm 2030 phóng thiết bị hạ cánh Mặt Trăng lấy mẫu đất đá về Trái Đất. EU, Brazil, Đức cũng có dự án thăm dò Mặt Trăng.

Hiển nhiên, để có thể dùng Mặt Trăng làm căn cứ địa từ đó thám hiểm các thiên thể khác, con người cần sinh sống được trên Mặt Trăng. Không khí và nước là hai thứ cần nhất cho sự sống của mọi sinh vật. Đặc biệt, từ nước có thể lấy được hydro làm nhiên liệu tên lửa, lấy được oxy để hít thở. Vì vậy từ lâu các nhà khoa học đã quan tâm vấn đề Mặt Trăng có nước hay không.

Trước kia người ta cho rằng Mặt Trăng không thể có nước. Lý do là nó gần Mặt Trời nên rất nóng, ban ngày nóng tới 100 độ C, giả thử có nước thì cũng bốc hơi hết. Hơn nữa trọng lực trên Mặt Trăng yếu, không đủ sức giữ được hơi nước.

Năm 1961, nhà khoa học Mỹ Waton đề xuất giả thiết vùng cực Mặt Trăng tồn tại nước ở dạng băng nước (water ice) dưới các hố sâu không bao giờ thấy ánh Mặt Trời. Nhưng trong hơn 30 năm sau đó các vệ tinh nhân tạo bay vòng Mặt Trăng, các thiết bị hạ cánh xuống Mặt Trăng thăm dò và các nhà du hành vũ trụ đặt chân lên đây khảo sát thực địa cũng như kết quả phân tích các mẫu đất đá Mặt Trăng đều không tìm thấy chứng cớ xác thực sự tồn tại nước. Bởi vậy lâu nay phần lớn giới khoa học đều cho rằng trên bề mặt Mặt Trăng không tồn tại bất cứ hình thức nào của nước.

Tháng 11/2009, NASA tuyên bố việc họ cho vệ tinh LCROSS đâm xuống Mặt Trăng đã đem lại một kết quả cực kỳ quan trọng là phát hiện thiên thể này đúng là có nước. Ngày 1/3/2010, NASA lại tuyên bố đã tìm thấy chứng cớ mạnh mẽ về sự tồn tại nước ở thể rắn (băng) trên Mặt Trăng.

Nếu như các phát hiện sự tồn tại băng nước tại vùng cực Mặt Trăng do hai tàu thăm dò Clementine và Lunar Prospector (phóng ngày 25/1/1994 và 7/1/1998) thực hiện đã dấy lên cao trào trở lại Mặt Trăng hồi cuối thập niên 90 thì những tuyên bố nói trên của NASA lại thu hút sự quan tâm rộng rãi của dư luận, nhiều người đưa ra ý tưởng xây dựng các căn cứ địa có người ở lâu dài trên Mặt Trăng.

Phân tích kết quả thăm dò của Clementine và Lunar Prospector, người ta ước tính tổng trữ lượng băng nước ở hai cực Mặt Trăng khoảng 6,6 tỷ tấn.

Ngày 31/7/1999, tàu Lunar Prospector được lệnh đâm xuống mục tiêu đã định tại cực Mặt Trăng với tốc độ 6115 km/h. Các nhà khoa học dự kiến vụ đâm này sẽ làm xuất hiện một đám mây có 18 kg hơi nước, nhưng thực tế kết quả đo đạc của kính Hubble và của trường Đại học Texas đều không thấy có bất cứ thông tin nào về nước.

Thực ra từ năm 1978 Liên Xô đã phát hiện trong mẫu đất đá Mặt Trăng do tàu Luna 24 của họ mang về có 0,1% nước. Nhưng phía Mỹ phủ nhận kết quả này, cho rằng đó là do Liên Xô bảo quản không tốt mẫu đất đá Mặt Trăng; lý do vì Mỹ không thấy có nước trong mấy trăm kg đất đá Mặt Trăng họ lấy được. Thế nhưng nhờ tiến bộ của công nghệ phân tích, về sau chính người Mỹ trong một bài báo trên tạp chí Nature năm 2008 lại bác bỏ kết luận mẫu đất đá của Appolo không chứa nước.

Tại Hội thảo khoa học Mặt Trăng và các hành tinh lần thứ 41 họp tại Houston (3/2010), có công bố kết quả một thiết bị ra đa nhỏ xíu do NASA chế tạo lắp trên vệ tinh Chandrayaan-1 của Ấn Độ (phóng 22/10/2008) phát hiện vùng Bắc cực Mặt Trăng có hơn 40 hố va chạm (đường kính 1,6~15 km, do thiên thạch rơi xuống gây ra), trong đó tồn tại khoảng 600 triệu tấn băng nước lẫn với đất đá dưới đáy hố. Một phổ kế dùng để vẽ bản đồ khoáng sản Mặt Trăng do NASA chế tạo lắp trên vệ tinh này cũng phát hiện tại hầu như tất cả các vĩ độ của Mặt Trăng đều tồn tại gốc hydroxyl radical (-OH).

Tháng 3/2010 NASA công bố kết quả nghiên cứu những dữ liệu thu được được từ cuộc thí nghiệm cho tên lửa Centaur và vệ tinh truyền cảm LCROSS (Lunar Crater Observation and Sensing Satellite) lần lượt đâm vào bề mặt của Mặt Trăng hôm 9/10/2009. Theo đó, đất đá ở một số khu vực có thể chứa tới 5% nước đóng băng, đủ cung cấp cho một Trạm vũ trụ trên Mặt Trăng.

Vụ bắn tên lửa vào vùng vĩnh viễn tối của hố Cabeus (đường kính 100 km, chỗ sâu nhất 3,2 km) ở Nam cực Mặt Trăng đã làm một lượng lớn đất đá và bụi bay lên cao. Sau đó, NASA cho tàu vũ trụ quan trắc hố Mặt Trăng LRO (Lunar Reconnaissance Orbiter) bay ngang qua chỗ đó để thu thập các vật chất bắn ra từ hố Cabeus và phát hiện trong đó có khoảng 155 kg hơi nước và nước đóng băng cùng một số vật chất khác. Các số liệu này được phát ngay về Trái Đất và 4 phút sau, LCROSS cũng đâm vào hố Cabeus. Các phân tích tiến hành trong 1 tháng sau đó cho kết luận: Mặt Trăng có nước.

Tiến sĩ Anthony Colaprete, thuộc Trung tâm nghiên cứu Ames của NASA nói: “Phát hiện này vô cùng quan trọng vì nó là tiền đề cho việc xây dựng Trạm vũ trụ trên Mặt Trăng. Từ một tấn đất đá chứa 5% nước đóng băng có thể lấy được 40 ~ 45 lít nước sinh hoạt cho các nhà du hành vũ trụ.”

NASA cho biết lượng nước đóng băng không được phân phối đều ở vùng Nam cực Mặt Trăng mà chủ yếu tồn tại ở các khu vực như hố Cabeus vì ở đây có nhiệt độ rất thấp, dưới – 244 độ C. Trong điều kiện ấy băng có thể tồn tại hàng tỉ năm.

Dù sao, tất cả những khám phá nói trên về nước Mặt Trăng đều chỉ dùng phương pháp gián tiếp chứ chưa có chứng cớ trực tiếp. Vì vậy cuộc tranh cãi Mặt Trăng có thực sự tồn tại nước hay không vẫn còn tiếp tục. Ngoài ra khoa học cũng cần giải thích nước trên Mặt Trăng từ đâu mà ra? Mới đây người ta đã phân tích đất Mặt Trăng do các tàu Appolo đem về và đi tới kết luận dòng hạt mang điện (proton) của gió Mặt Trời liên tục thổi vào Mặt Trăng làm cho hydro của gió kết hợp với ôxy trong quặng sắt FeO của đất Mặt Trăng thành hydroxyl radical. Cũng có người cho rằng sao chổi (hàm lượng nước trên 70%) và tiểu hành tinh va chạm vào Mặt Trăng, các mảnh vỡ của chúng rơi xuống hố Mặt Trăng đem nước lẫn vào đất.

Ông Vương Tư Triều, chuyên gia ở Đài Thiên văn Tử Kim Sơn Trung Quốc đánh giá phát hiện nước trong thí nghiệm nói trên của NASA là cái mốc trong lịch sử thám hiểm Mặt Trăng. Nó tạo điều kiện để các nhà du hành vũ trụ sinh sống dài ngày trên Mặt Trăng. Nếu chở nước từ Trái Đất lên sẽ có giá thành cực cao, vì thế rất khó xây dựng căn cứ địa trên Mặt Trăng.

Thứ hai, từ nước có thể lấy được hydro và ôxy, từ đó làm ra nhiên liệu tên lửa và cung cấp ôxy dùng để đốt nhiên liệu của các tàu vũ trụ, thậm chí trực tiếp chuyển hóa thành nhiên liệu loại hydro. Các tàu vũ trụ có thể được “tiếp nhiên liệu” tại Mặt Trăng để tiếp tục bay xa hơn vào vũ trụ.

Thứ ba, nếu Mặt Trăng có nước thì suy ra các hành tinh khác trong và ngoài hệ Mặt Trời sẽ có thể có nước, tức có thể có sự sống. Điều đó sẽ giúp loài người nghiên cứu sự sống bên ngoài Trái Đất.

Đáng chú ý là nước trên Mặt Trăng đã phát hiện chỉ là băng nước chứ không phải nước ở thể lỏng; nó có thể là di tích của các vụ sao chổi đâm vào Mặt Trăng thời viễn cổ, tạo ra những hố sâu mấy tỷ năm qua chưa hề được ánh Mặt Trời chiếu vào, vì thế các loại vật chất dưới hố vẫn giữ được trạng thái ban đầu. Băng nước khác với nước đá ta thường thấy; nó lẫn lộn trong đất Mặt Trăng, vì thế phải nghiên cứu loại băng này.

Cũng có những quan điểm trái chiều về nước Mặt Trăng, cho rằng phát hiện nước Mặt Trăng chỉ có ý nghĩa nghiên cứu, chưa có triển vọng khai thác sử dụng.

Viện sĩ Âu Dương Tự Viễn của Trung Quốc nói: qua các số liệu đã biết, trong lớp đất Mặt Trăng ở vùng vĩnh viễn tối có tồn tại một hàm lượng băng nước cực nhỏ, chưa tới 1%, tức 1 kg đất chỉ có vài gam nước. Cho dù có nhiều băng nước đi nữa thì cũng cực kỳ khó sử dụng, vì ở nhiệt độ khoảng -240 độ C, dưới độ sâu vài km, tối như hũ nút thì rất khó làm nóng số băng đó để biến thành hơi nước rồi làm lạnh thành nước và chở đến căn cứ địa để sử dụng; hiện nay chưa loại thiết bị nào có thể hoạt động ở nhiệt độ thấp như vậy. Việc đào bới và chất đống đất Mặt Trăng lại càng khó, và dùng thiết bị gì để làm nóng chỗ đất ấy? tốn bao nhiêu năng lượng? lấy đâu ra năng lượng? Âu Dương Tự Viễn cho rằng dù có tìm được nước hay không thì loài người vẫn nhất định phải xây dựng căn cứ địa trên Mặt Trăng. Muốn vậy, vấn đề cần giải quyết nhất là bảo đảm điều kiện sống an toàn và năng lượng. Có năng lượng thì có thể giải quyết vấn đề nước. Thí dụ khai thác quặng sắt titan FeTiO3, cho phản ứng với hydro sẽ lấy được nước (FeTiO3+H2 = Fe+TiO2+H2O)Để làm ra 1 tấn nước cần xử lý 9 T quặng. Từ đầu thập niên 90 khi còn chưa biết Mặt Trăng có nước, Mỹ đã đề xuất chương trình xây dựng căn cứ địa trên đó.

Mặc dầu các nhà khoa học có thể tận sức tưởng tượng việc Mặt Trăng có bao nhiêu nước, nhưng thí nghiệm nói trên của NASA chỉ thực hiện tại hố Cabeus, hố này có đại diện cho các hố khác trên Mặt Trăng hay không, điều này chưa có câu trả lời.

New York Times bình luận: Mặt Trăng có nước nhưng nhiều vùng trên đó còn khô hơn cả sa mạc ở Trái Đất. Phát hiện nước Mặt Trăng đã trở thành lý do để nước Mỹ tiến hành dự án Trở lại Mặt Trăng. Tuy vậy cho tới nay đa số các nhà khoa học Mỹ cho rằng phát hiện đó không thể là lý do để Mỹ từ bỏ chương trình nghiên cứu sao Hỏa và các thiên thể khác. Tổng thống Obama nói hiện nay Mỹ chụp được bản đồ sao Hỏa còn rõ hơn cả bản đồ Mặt Trăng.

Nguyễn Hải Hoành tổng hợp

Nguồn:


– http://www.huanqiu.com 2010-10-22

– http://tech.sina.com.cn/d/2010-04-26/14534111467.shtml.

– http://epaper.yangtse.com/yzwb/2009-11/15/content_14289606.htm

– http://www.qikan.com.cn/Article/bkzs/bkzs201224/bkzs20122406.html

– http://scitech.people.com.cn/GB/10451870.html

– http://www.sina.com.cn 2002-05-17
 

Tìm địa điểm Trường
Gọi trực tiếp
Chat Facebook
Chat Zalo

[flipbook id="1"]