Sóng địa chấn có thể hé lộ những kho băng nước bí ẩn
Bên dưới những miệng hố nằm trong vùng tối vĩnh viễn ở các cực Mặt Trăng, những lớp băng nước có thể đang tồn tại nhưng nằm ngoài khả năng quan sát trực tiếp của các thiết bị trên quỹ đạo.
Giờ đây, các nhà nghiên cứu cho rằng những trữ lượng băng bị chôn sâu này có thể được xác định bằng cách “lắng nghe” những thay đổi trong các rung động truyền qua lớp đất Mặt Trăng.
Các nhà địa chất đến từ Đại học Maryland, Phòng thí nghiệm Quốc gia Lawrence Berkeley và Đại học Hawaii phát hiện rằng sóng địa chấn, tức những rung động tương tự được ghi nhận trong các trận động đất trên Trái Đất, có khả năng tiết lộ vị trí và phân bố của băng bên dưới bề mặt Mặt Trăng.
Nghiên cứu được công bố trên tạp chí Science Advances, xuất hiện trong bối cảnh NASA đang chuẩn bị đưa con người trở lại Mặt Trăng thông qua chương trình Artemis.
Cơ quan này đặt mục tiêu đưa phi hành đoàn tới khu vực cực Nam Mặt Trăng trong các sứ mệnh có người lái, với các cuộc đổ bộ dự kiến vào năm 2028.
Những lớp băng được bảo tồn bên trong các miệng hố cực nằm sâu trong bóng tối có thể trở thành một trong những nguồn tài nguyên tại chỗ quan trọng nhất đối với các nhà thám hiểm tương lai.
Khi được làm tan chảy và tinh lọc, băng Mặt Trăng có thể cung cấp nước uống cho con người.
Quan trọng hơn, bằng điện phân, nước có thể được tách thành oxy phục vụ hô hấp và hydro làm nhiên liệu tên lửa.
Điều này sẽ giúp giảm đáng kể lượng vật tư mà các sứ mệnh dài ngày hoặc những căn cứ thường trực trên Mặt Trăng phải vận chuyển từ Trái Đất.
“Điều quan trọng là phải xác định bất kỳ vật liệu nào trên Mặt Trăng mà phi hành gia có thể tận dụng trong thời gian ở đó”, Nicholas Schmerr, Phó Giáo sư tại Khoa Khoa học Địa chất, Môi trường và Hành tinh thuộc Đại học Maryland, đồng thời là đồng tác giả nghiên cứu, cho biết.
Theo ông, các phi hành gia sẽ bị giới hạn bởi lượng tài nguyên có thể mang theo từ Trái Đất. Vì vậy, bất cứ thứ gì có thể tìm thấy và sử dụng ngay trên Mặt Trăng đều giúp con người “sống nhờ tài nguyên tại chỗ”, đặc biệt trong những sứ mệnh kéo dài hoặc khi xây dựng các tiền đồn lâu dài.
Sóng địa chấn có thể thăm dò sâu hơn thiết bị quỹ đạo
Hiện nay, lượng băng nước trên Mặt Trăng cũng như cách chúng phân bố vẫn còn là một dấu hỏi lớn. Các vệ tinh có thể quan sát bề mặt Mặt Trăng từ quỹ đạo, nhưng khả năng của chúng chủ yếu giới hạn ở những lớp đất tương đối nông.
Trong khi đó, một phần băng nước có thể nằm sâu hơn nhiều bên dưới bề mặt, nơi các phép đo địa chấn có thể mang lại hình ảnh rõ ràng hơn.
Phương pháp mới dựa trên sự khác biệt có thể đo được giữa đất khô và đất đóng băng. Khi nước tồn tại dưới dạng băng, vật liệu xung quanh trở nên cứng hơn, khiến các rung động địa chấn truyền đi nhanh hơn khoảng 2-3 lần so với khi đi qua đất khô.
Các khu vực giàu băng cũng có thể phản xạ năng lượng địa chấn thay vì để nó tiếp tục truyền xuyên qua lòng đất. Hiện tượng này tương tự âm thanh vọng lại khi gặp một bức tường.
Theo Schmerr, nếu đặt một máy đo địa chấn ở vị trí thích hợp trên Mặt Trăng, thiết bị có thể ghi nhận đồng thời cả hai dấu hiệu này.
“Chúng ta có thể sử dụng sóng địa chấn không chỉ để xác định liệu băng có tồn tại hay không mà còn để ước tính tương đối lượng băng ở đó”, ông giải thích.
Đây là một bước tiến đáng chú ý bởi thay vì chỉ dựa vào hình ảnh hoặc dữ liệu viễn thám từ quỹ đạo, các nhà khoa học có thể khai thác chính những rung động truyền bên dưới lòng đất để “nhìn” sâu hơn vào Mặt Trăng.
Ba phương pháp thử nghiệm cùng cho một kết quả
Để kiểm chứng giả thuyết, nhóm nghiên cứu tiến hành ba phương pháp bổ trợ cho nhau. Tác giả chính của nghiên cứu là Harrison Lisabeth, Tiến sĩ địa chất năm 2016 của Đại học Maryland và hiện là nhà vật lý đá tại Phòng thí nghiệm Quốc gia Lawrence Berkeley.
Lisabeth bắt đầu với một loại đá núi lửa lấy từ bang Arizona, có đặc điểm khá tương đồng với bụi Mặt Trăng khi được nghiền nhỏ.
Các nhà nghiên cứu làm đông lạnh vật liệu này, sau đó sử dụng tia X để quan sát cách băng hình thành và tích tụ trong những khoảng trống siêu nhỏ nằm giữa các hạt vật liệu.
Thí nghiệm giúp nhóm nghiên cứu xác định cấu trúc mà đất Mặt Trăng đóng băng có thể hình thành bên dưới bề mặt.
Trong khi đó, đồng tác giả Matthew Siegler thuộc Đại học Hawaii xây dựng các mô hình nhiệt độ chi tiết cho khu vực cực Nam Mặt Trăng.
Những bản đồ này giúp xác định các miệng hố đã duy trì nhiệt độ đủ thấp trong hàng tỷ năm để bảo tồn băng nước.
Tại Đại học Maryland, Schmerr tiến hành mô phỏng cách các “động đất Mặt Trăng” quy mô nhỏ truyền qua những lớp băng nước bị chôn vùi.
Kết quả từ cả ba hướng nghiên cứu gồm thí nghiệm trong phòng thí nghiệm, mô hình nhiệt độ và mô phỏng máy tính đều chỉ ra một điểm nhất quán: sự hiện diện của băng tạo ra những thay đổi rõ ràng và có thể đo được trong tín hiệu địa chấn.
Điều này củng cố đáng kể khả năng sử dụng địa chấn học như một công cụ để tìm kiếm các kho băng nước nằm sâu dưới bề mặt Mặt Trăng.
Các sứ mệnh Mặt Trăng trong tương lai có thể sớm mang đến cơ hội đầu tiên để kiểm chứng những dấu hiệu địa chấn mà nhóm nghiên cứu dự đoán.
(Theo SciTechDaily, Space)
.svg){kind=icon}
