Hail the Judge
Ta chơi xong không trả tiền, vậy đâu có gọi là bán
Bước đột phá này đến từ các nhà nghiên cứu tại Trung tâm Chuyến bay Không gian Goddard của NASA, những người đã bắt tay vào việc tái tạo môi trường khắc nghiệt của Mặt Trăng trong một mô phỏng phòng thí nghiệm thực tế nhất cho đến nay. Mặt Trời liên tục phát ra gió Mặt Trời, một dòng proton hydro di chuyển với tốc độ vượt quá một triệu dặm một giờ. Trong khi từ trường và bầu khí quyển của Trái Đất che chắn chúng ta khỏi sự bắn phá này, Mặt Trăng lại không có lớp bảo vệ nào như vậy. Bề mặt của nó, được bao phủ bởi một vật liệu bụi gọi là regolith, hoàn toàn phơi bày trước các hạt này.
Quá trình bắt đầu khi các proton gió Mặt Trời va chạm mạnh vào lớp regolith của Mặt Trăng. Các proton này có thể thu thập electron từ đất Mặt Trăng, biến đổi thành các nguyên tử hydro. Hydro sau đó liên kết với các nguyên tử oxy vốn có nhiều trong các khoáng chất của Mặt Trăng chẳng hạn silica để tạo thành hydroxyl (OH), đôi khi là các phân tử nước (H2O). Trong nhiều năm qua, các tàu vũ trụ đã phát hiện các phân tử hydroxyl và nước ở các lớp trên cùng của Mặt Trăng, nhưng việc phân biệt giữa hai loại này vẫn là một thách thức với công nghệ hiện tại.
Nhà nghiên cứu chính Li Hsia Yeo và đồng nghiệp Jason McLain đã thiết kế một buồng thí nghiệm tùy chỉnh để kiểm tra liệu gió Mặt Trời có thực sự là nguồn gốc hay không. Thiết lập này cho phép họ bắn phá mẫu đất Mặt Trăng thực tế, được thu thập trong sứ mệnh Apollo 17 vào năm 1972, bằng một chùm tia mô phỏng gió Mặt Trời. Trước thí nghiệm, các mẫu đã được nung nóng để loại bỏ bất kỳ lượng nước nào có thể đã bị hấp thụ kể từ khi chúng được đưa về Trái Đất, đảm bảo rằng bất kỳ lượng nước mới nào được phát hiện sẽ chỉ là kết quả của thử nghiệm của họ.
Thiết bị của nhóm là độc đáo vì nó giữ bụi Mặt Trăng được niêm phong trong chân không trong suốt quá trình thí nghiệm, ngăn chặn sự ô nhiễm từ bầu khí quyển Trái Đất. Trong vài ngày, họ đã cho các mẫu tiếp xúc với một liều lượng cao gió Mặt Trời giả lập, tương đương với 80.000 năm phơi nhiễm trên Mặt Trăng. Sử dụng một máy quang phổ để đo cách bụi phản xạ ánh sáng, họ đã phát hiện ra một sự sụt giảm rõ rệt trong phổ hồng ngoại, cụ thể là gần ba micromet – dấu hiệu nơi nước hấp thụ năng lượng. Phát hiện này chỉ ra rằng các phân tử hydroxyl và nước đã hình thành trong các mẫu Mặt Trăng, xác thực lý thuyết đã tồn tại hàng thập kỷ.
Ý nghĩa của khám phá này rất sâu rộng. Nó không chỉ xác nhận rằng gió Mặt Trời là động lực chính của việc hình thành nước trên Mặt Trăng, mà còn cho thấy rằng quá trình này đang diễn ra liên tục. Các quan sát cho thấy tín hiệu quang phổ liên quan đến nước của Mặt Trăng dao động hàng ngày, đạt đỉnh vào buổi sáng mát mẻ, giảm dần khi bề mặt ấm lên, chỉ quay trở lại khi bề mặt nguội đi vào ban đêm. Chu kỳ hàng ngày này chỉ ra một nguồn hoạt động, bổ sung liên tục – rất có thể là gió Mặt Trời – thay vì các sự kiện lẻ tẻ như va chạm vi thiên thạch.
Những phát hiện này đặc biệt có ý nghĩa đối với chương trình Artemis của NASA, chương trình nhằm mục đích thiết lập sự hiện diện bền vững của con người tại Cực Nam của Mặt Trăng. Phần lớn nước của Mặt Trăng được cho là bị khóa trong băng bên trong các miệng núi lửa bị che khuất vĩnh viễn ở các cực. Nếu các hạt của Mặt Trời liên tục tạo ra nước, bản thân đất Mặt Trăng có thể trở thành một nguồn tài nguyên tái tạo cho nước uống, oxy và thậm chí cả nhiên liệu tên lửa, hỗ trợ các sứ mệnh dài hơn và tham vọng hơn.
Quá trình bắt đầu khi các proton gió Mặt Trời va chạm mạnh vào lớp regolith của Mặt Trăng. Các proton này có thể thu thập electron từ đất Mặt Trăng, biến đổi thành các nguyên tử hydro. Hydro sau đó liên kết với các nguyên tử oxy vốn có nhiều trong các khoáng chất của Mặt Trăng chẳng hạn silica để tạo thành hydroxyl (OH), đôi khi là các phân tử nước (H2O). Trong nhiều năm qua, các tàu vũ trụ đã phát hiện các phân tử hydroxyl và nước ở các lớp trên cùng của Mặt Trăng, nhưng việc phân biệt giữa hai loại này vẫn là một thách thức với công nghệ hiện tại.
Nhà nghiên cứu chính Li Hsia Yeo và đồng nghiệp Jason McLain đã thiết kế một buồng thí nghiệm tùy chỉnh để kiểm tra liệu gió Mặt Trời có thực sự là nguồn gốc hay không. Thiết lập này cho phép họ bắn phá mẫu đất Mặt Trăng thực tế, được thu thập trong sứ mệnh Apollo 17 vào năm 1972, bằng một chùm tia mô phỏng gió Mặt Trời. Trước thí nghiệm, các mẫu đã được nung nóng để loại bỏ bất kỳ lượng nước nào có thể đã bị hấp thụ kể từ khi chúng được đưa về Trái Đất, đảm bảo rằng bất kỳ lượng nước mới nào được phát hiện sẽ chỉ là kết quả của thử nghiệm của họ.
Thiết bị của nhóm là độc đáo vì nó giữ bụi Mặt Trăng được niêm phong trong chân không trong suốt quá trình thí nghiệm, ngăn chặn sự ô nhiễm từ bầu khí quyển Trái Đất. Trong vài ngày, họ đã cho các mẫu tiếp xúc với một liều lượng cao gió Mặt Trời giả lập, tương đương với 80.000 năm phơi nhiễm trên Mặt Trăng. Sử dụng một máy quang phổ để đo cách bụi phản xạ ánh sáng, họ đã phát hiện ra một sự sụt giảm rõ rệt trong phổ hồng ngoại, cụ thể là gần ba micromet – dấu hiệu nơi nước hấp thụ năng lượng. Phát hiện này chỉ ra rằng các phân tử hydroxyl và nước đã hình thành trong các mẫu Mặt Trăng, xác thực lý thuyết đã tồn tại hàng thập kỷ.
Ý nghĩa của khám phá này rất sâu rộng. Nó không chỉ xác nhận rằng gió Mặt Trời là động lực chính của việc hình thành nước trên Mặt Trăng, mà còn cho thấy rằng quá trình này đang diễn ra liên tục. Các quan sát cho thấy tín hiệu quang phổ liên quan đến nước của Mặt Trăng dao động hàng ngày, đạt đỉnh vào buổi sáng mát mẻ, giảm dần khi bề mặt ấm lên, chỉ quay trở lại khi bề mặt nguội đi vào ban đêm. Chu kỳ hàng ngày này chỉ ra một nguồn hoạt động, bổ sung liên tục – rất có thể là gió Mặt Trời – thay vì các sự kiện lẻ tẻ như va chạm vi thiên thạch.
Những phát hiện này đặc biệt có ý nghĩa đối với chương trình Artemis của NASA, chương trình nhằm mục đích thiết lập sự hiện diện bền vững của con người tại Cực Nam của Mặt Trăng. Phần lớn nước của Mặt Trăng được cho là bị khóa trong băng bên trong các miệng núi lửa bị che khuất vĩnh viễn ở các cực. Nếu các hạt của Mặt Trời liên tục tạo ra nước, bản thân đất Mặt Trăng có thể trở thành một nguồn tài nguyên tái tạo cho nước uống, oxy và thậm chí cả nhiên liệu tên lửa, hỗ trợ các sứ mệnh dài hơn và tham vọng hơn.
