Bí mật về những bóng tối vĩnh viễn của Mặt trăng sắp được đưa ra ánh sáng

Vào đêm trước của kỷ nguyên đổ bộ mặt trăng mới này, một loạt các nghiên cứu mới về PSR đã tiết lộ rằng những vùng bị che khuất này thậm chí còn kỳ lạ hơn những gì các nhà khoa học tưởng tượng. Chúng ta sẽ tìm thấy gì ẩn nấp trong bóng tối?

Robinson, nhà khoa học đứng đầu nhiệm vụ rô bốt năm tới cho biết: “Tôi không biết chúng ta sẽ thấy gì. “Đó là điều tuyệt vời nhất.”

Nước, Nước, Mọi nơi

Suy đoán về PSR có từ năm 1952, khi nhà hóa học người Mỹ Harold Urey lần đầu tiên đưa ra giả thuyết về sự tồn tại của chúng trên mặt trăng. Ông viết: “Gần các cực của nó có thể có những chỗ lõm mà mặt trời không bao giờ chiếu sáng. Ông quan sát thấy rằng, trong khi Trái đất quay quanh mặt trời với trục quay nghiêng 23,5 độ, thì mặt trăng quay quanh chỉ với độ nghiêng 1,5 độ. Điều này có nghĩa là các tia sáng mặt trời chiếu vào các cực của nó gần như theo chiều ngang, và các vành của các hố địa cực sẽ chặn ánh sáng chiếu trực tiếp đến độ sâu của chúng. Tuy nhiên, Urey tin rằng bất kỳ tảng băng nào ở những địa điểm không có ánh nắng mặt trời này sẽ bị “mất đi nhanh chóng” vì mặt trăng thiếu bầu khí quyển.

Sau đó vào năm 1961, nhà địa vật lý Kenneth Watson của Phòng thí nghiệm Quốc gia Lawrence Berkeley đưa ra giả thuyết rằng băng có thể tồn tại bên trong các PSR. Nhiệt độ vào ban đêm trên mặt trăng đã giảm xuống âm 150 độ C; Watson và hai đồng nghiệp lập luận rằng điều này có nghĩa là băng sẽ bị mắc kẹt ở những nơi lạnh nhất, bất chấp việc tiếp xúc với không gian. Họ viết: “Vẫn có thể phát hiện được lượng băng ở những khu vực bị che khuất vĩnh viễn của mặt trăng”.

Các nhà khoa học đã tranh luận về khả năng có băng trong PSR cho đến đầu những năm 1990, khi các thiết bị radar phát hiện dấu hiệu của băng ở các cực của sao Thủy, nơi cũng được cho là có các miệng núi lửa bị che khuất vĩnh viễn. Năm 1994, bằng cách sử dụng một thiết bị radar trên tàu vũ trụ Clementine của NASA, các nhà khoa học đã phát hiện ra một tín hiệu tăng cường trên cực nam của mặt trăng phù hợp với sự hiện diện của băng nước. Cuộc săn bắt đã được tiến hành.

Năm 1999, Jean-Luc Margot tại Đại học Cornell và các đồng nghiệp đã xác định chính xác PSR trên mặt trăng có thể chứa băng. Họ đã sử dụng một đĩa radar ở sa mạc Mojave ở California để lập bản đồ địa hình của các cực Mặt Trăng. Margot nói: “Chúng tôi đã mô phỏng hướng của ánh sáng mặt trời và sử dụng bản đồ địa hình của mình để xác định các khu vực bị che khuất vĩnh viễn.

Họ chỉ định vị được một số ít PSR, nhưng các nghiên cứu tiếp theo đã xác định được hàng nghìn. Kích thước lớn nhất dài hàng chục km bên trong các miệng núi lửa khổng lồ, chẳng hạn như miệng núi lửa Shackleton ở cực nam Mặt Trăng, sâu gấp đôi Hẻm núi lớn. Nhịp nhỏ nhất chỉ cm. Tại Hội nghị Khoa học Hành tinh và Mặt trăng được tổ chức ở Houston vào tháng 3, Caitlin Ahrens, một nhà khoa học hành tinh tại Trung tâm Chuyến bay Không gian Goddard của NASA, đã trình bày nghiên cứu cho thấy một số PSR có thể phát triển và co lại một chút khi nhiệt độ trên mặt trăng dao động. “Đây là những vùng lạnh rất năng động,” Ahrens nói trong một cuộc phỏng vấn. “Họ không trì trệ.”

Nghiên cứu mới chỉ ra rằng một số miệng núi lửa cũng chứa các vùng bóng tối, hay còn gọi là “bóng trong bóng tối”, Patrick O’Brien, một sinh viên tốt nghiệp tại Đại học Arizona, người đã trình bày bằng chứng cho ý tưởng này ở Houston, cho biết. Trong khi PSR không chịu ánh sáng mặt trời trực tiếp, hầu hết nhận được một số ánh sáng phản xạ từ vành miệng núi lửa và điều này có thể làm tan chảy băng. Các vùng bị bóng đôi là các miệng núi lửa thứ cấp bên trong PSR không nhận được ánh sáng phản chiếu. O’Brien nói: “Nhiệt độ có thể còn lạnh hơn cả bóng râm vĩnh viễn; chúng có thể xuống tới âm 250 độ C.

Bí mật băng giá

Các vùng bóng mờ đủ lạnh để đóng băng các loại đá kỳ lạ hơn, như carbon dioxide và nitơ, nếu có tồn tại ở đó. Các nhà khoa học cho biết thành phần hóa học của những thứ này và của nước đá bên trong PSR có thể tiết lộ cách nước lên mặt trăng – và quan trọng hơn là đến Trái đất và đến các thế giới đá nói chung. Margaret Landis, một nhà khoa học hành tinh tại Đại học Colorado, Boulder, cho biết: “Nước cần thiết cho sự sống như chúng ta biết. Câu hỏi đặt ra là, cô ấy nói, “Các điều kiện thuận lợi cho sự sống trên Trái đất hình thành khi nào và như thế nào?” Trong khi quá khứ của Trái đất đã bị xáo trộn bởi các quá trình địa chất, thì mặt trăng là một bảo tàng về lịch sử của hệ mặt trời; băng của nó được cho là hầu như vẫn còn nguyên kể từ khi nó đến.

Có ba giả thuyết chủ yếu về cách nước lên mặt trăng. Đầu tiên là nó đến thông qua các tác động của tiểu hành tinh hoặc sao chổi. Trong kịch bản này, khi hệ mặt trời hình thành, các phân tử nước trong hệ mặt trời bên trong nóng bị gió mặt trời làm bốc hơi và thổi bay; chỉ có nước ở vùng ngoại ô băng giá mới có thể ngưng tụ và tích tụ thành các khối băng giá. Những thiên thể này sau đó đã bắn phá hệ mặt trời bên trong, bao gồm cả mặt trăng, cung cấp nước. Giả thuyết thứ hai cho rằng các vụ phun trào núi lửa trên mặt trăng vào thời kỳ trung niên của nó đã hình thành một bầu khí quyển mặt trăng mỏng, tạm thời tạo ra sự hình thành băng ở các cực. Hoặc gió mặt trời có thể đã vận chuyển hydro đến mặt trăng trộn với oxy để tạo thành băng.