Ấn tượng của nghệ sĩ về tàu vũ trụ Dawn nghiên cứu Vesta và Ceres. Tín dụng hình ảnh: NASA
Một trong những sứ mệnh không gian táo bạo nhất của NASA đã sắp kết thúc.
Tàu vũ trụ Dawn đã không liên lạc theo lịch trình với Mạng không gian sâu của NASA vào ngày 31 tháng 10 và ngày 1 tháng 11 năm 2018, khiến các nhà khoa học NASA kết luận rằng nó đã hết nhiên liệu.
Dawn đã dành sứ mệnh kéo dài 11 năm của mình để du hành và quay quanh không chỉ một mà là hai trong số những cư dân lâu đời nhất và lớn nhất của vành đai tiểu hành tinh giữa Sao Hỏa và Sao Mộc – tiểu hành tinh Vesta và hành tinh lùn Ceres.
“Dawn là sứ mệnh đầu tiên quay quanh một thiên thể trong vành đai tiểu hành tinh chính, sứ mệnh đầu tiên đến thăm một hành tinh lùn và là sứ mệnh đầu tiên quay quanh hai thiên thể ngoài trái đất trong một sứ mệnh duy nhất,” Carol Raymond, điều tra viên chính của sứ mệnh Dawn tại NASA’s Jet cho biết Phòng thí nghiệm Động cơ đẩy (JPL) ở Pasadena, California.
Nhiệm vụ đã kiểm tra hai hóa thạch này – được hình thành cách đây 4,6 tỷ năm vào thời kỳ đầu của Hệ Mặt trời – để làm sáng tỏ các quá trình và môi trường đã tạo ra hệ hành tinh mà chúng ta biết rất rõ.
Dawn ra mắt vào ngày 27 tháng 9 năm 2007, đến mục tiêu đầu tiên Vesta vào ngày 16 tháng 7 năm 2011.
Các nhà khoa học đã biết khá nhiều về tiểu hành tinh khổng lồ trước khi Dawn đến, trước đó đã ghi lại quang phổ của Vesta – các kiểu ánh sáng phát ra từ một vật thể, tiết lộ thành phần của nó.
Kết quả chỉ ra rằng Vesta có thành phần rất giống với hàng trăm thiên thạch được tìm thấy trên Trái đất, cho thấy chúng có thể có nguồn gốc từ tiểu hành tinh này.
Hình ảnh từ Kính viễn vọng Không gian Hubble cho thấy một miệng núi lửa khổng lồ ở cực nam của Vesta càng ủng hộ ý tưởng này; một tác động lớn có thể đã làm nổ tung các mảnh Vesta trên khắp Hệ Mặt trời, với một số mảnh đó kết thúc trên Trái đất dưới dạng thiên thạch.
Bình minh cho phép các nhà thiên văn phóng to tiểu hành tinh và quan sát các đặc điểm của nó chi tiết hơn.
Các công cụ của Dawn không chỉ xác nhận rằng các thiên thạch Vesta được cho là thực sự có nguồn gốc từ tiểu hành tinh, mà phân tích thành phần của tiểu hành tinh cho thấy nó có các đặc điểm kiến tạo, bao gồm lớp vỏ và lớp phủ silicat.
Dữ liệu trọng lực, có thể lập bản đồ cấu trúc bên trong của tiểu hành tinh, cũng chỉ ra rằng Vesta có lõi dày đặc và có thể là kim loại.
Điều này có nghĩa là Vesta đã từng hoạt động núi lửa, khiến nó giống một hành tinh hơn là mảnh đá trơ mà nhiều tiểu hành tinh khác được cho là.
Ngoài phát hiện này, các nhà khoa học đã rất ngạc nhiên khi thấy rất nhiều vật liệu giàu nước trên bề mặt Vesta, đặc biệt là ở các địa hình cũ hơn.
Điều đó thật kỳ lạ vì trước đây người ta cho rằng nếu không có bầu khí quyển bảo vệ, Vesta quá ấm để giữ nước.
Thiên thạch từ Vesta được biết là giàu carbon hơn người ta mong đợi.
Một lời giải thích là vật liệu giàu carbon và nước có thể đến từ bên ngoài Vesta, có thể là khi nó bị hai khối mảnh vụn khổng lồ từ xa hơn trong Hệ Mặt trời tấn công.
Sau khi hoàn thành nhiệm vụ, Dawn rời Vesta vào ngày 4 tháng 9 năm 2012 và hướng đến Ceres.
Khi tiếp cận hành tinh lùn vào năm 2015, tàu vũ trụ đã phát hiện ra hàng trăm điểm sáng kỳ lạ lấp lánh trên bề mặt của nó.
Các điểm này chủ yếu tập trung trong và xung quanh các hố va chạm, đặc biệt là hố Occator lớn.
Phân tích cho thấy các điểm sáng được tạo ra từ natri cacbonat, mà các nhà thiên văn học tin rằng đó là bằng chứng về một đại dương cổ đại bên dưới lớp vỏ đang trong quá trình đóng băng.
“Ceres từng chứa một đại dương toàn cầu cho đến khi nó đóng băng,” Raymond giải thích, “để lại cacbonat ở lớp dưới bề mặt nông tạo thành những điểm sáng khi bị tác động.
Phần lớn các điểm sáng là do lớp muối ở lớp vỏ này, đã lộ ra do sạt lở đất và các tác động nhỏ.
“Tuy nhiên, những đốm được tìm thấy bên trong miệng núi lửa Occator có nguồn gốc khác.
Chúng được tạo ra bởi quá trình phun ra chất lỏng mặn [mặn] từ bên trong Ceres.
Khi nước bay hơi, nó để lại một lớp cặn mặn.”
Các nhà khoa học cho rằng chất lỏng này đang bị đẩy lên từ một khoang magma bên dưới, khiến núi lửa Ceres hoạt động mạnh, mặc dù không phải theo nghĩa cổ điển.
Thay vì đá, những ‘núi lửa lạnh’ này được làm từ muối và bùn phun trào dưới dạng nước mặn.
Chỉ có một người, Ahuna Mons, hiện đang hoạt động.
Có thể đã có một số núi lửa lạnh khác trong quá khứ của Ceres, nhưng các nhà địa chất vẫn đang giải thích dữ liệu.
Một khám phá đáng chú ý khác liên quan đến nguồn gốc của Ceres.
Hóa học của nó cho thấy rằng nó không hình thành trong vành đai tiểu hành tinh, mà ở xa hơn trong Hệ Mặt trời, trước khi di chuyển vào bên trong.
Raymond nói: “Các loại đất sét giàu amoniac của nó chỉ ra rằng hành tinh lùn thực sự hình thành trong một môi trường lạnh hơn so với nơi nó hiện đang cư trú.
“Ceres có cấu tạo khối tương tự như nhiều mặt trăng của các hành tinh khổng lồ, như Europa và Enceladus.
Trên thực tế, các loại muối tương tự đã được tìm thấy trên Ceres và trong các đám mây trên mặt trăng Enceladus của Sao Thổ.
Điều này có nghĩa là nó có thể liên quan đến những mặt trăng băng giá đó.”
Vì vậy, nghiên cứu về Ceres cũng có thể giúp chúng ta tìm hiểu thêm về những mặt trăng này, những mặt trăng có cấu trúc và thành phần bên trong bị băng che khuất.
Các nhà khoa học đặc biệt quan tâm đến việc tìm hiểu về các điều kiện môi trường trong các đại dương sâu thẳm của họ – và bây giờ là cả ở Ceres nữa – vì chúng chứa hai thành phần chính được cho là cần thiết cho sự sống: nước và các hợp chất cacbon hữu cơ.
Tuy nhiên, theo Raymond, cơ hội hình thành sự sống trên Ceres là rất khó xảy ra.
Cô ấy nói: “Các hành tinh lùn nhỏ như Ceres dự kiến sẽ không đủ ấm để các phân tử hữu cơ phức tạp phát triển.
Nhưng điều đó không hoàn toàn loại bỏ khả năng sự sống phát triển trên hoặc trong hành tinh lùn.
“Dữ liệu của Dawn cho thấy đại dương sơ khai của Ceres có thể sinh sống được.
Nghĩa là, nó có thể duy trì các điều kiện phù hợp cho sự sống nếu sự sống được đưa vào bên trong nó, chẳng hạn như thông qua vật chất bị đẩy ra khỏi Trái đất do các tác động lớn.”
Sau một thập kỷ khám phá, Dawn đã gần kết thúc sứ mệnh của mình và cạn kiệt nhiên liệu hydrazine cung cấp năng lượng cho động cơ đẩy.
Nhưng vào tháng 6 năm 2018, nhóm vẫn còn đủ thời gian để thay đổi quỹ đạo của Dawn sao cho nó lướt qua 34 km trên bề mặt Ceres – gần hơn 10 lần so với tàu vũ trụ từng đến trước đó.
Tại đây, máy ảnh và thiết bị có thể gửi lại những bức ảnh chi tiết nhất về thế giới.
Điều này bao gồm ghi lại các tia gamma và quang phổ neutron, sẽ cho các nhà khoa học biết thêm về thành phần hóa học của lớp trên cùng của Ceres, bao gồm cả lượng nước chứa trong đó.
Nhưng bây giờ nhiệm vụ đã kết thúc.
Nếu không có động cơ đẩy để kiểm soát chuyển động và định hướng của nó, Dawn sẽ không thể hướng các thiết bị khoa học của mình về phía Ceres hoặc hướng ăng-ten của nó về phía Trái đất để liên lạc.
Tuy nhiên, tàu thăm dò sẽ quay quanh Ceres trong ít nhất 50 năm.
Có lẽ một nhiệm vụ trong tương lai sẽ trở lại Ceres và có thể ngắm Bình minh mọc lên phía chân trời.
Tàu vũ trụ Dawn của NASA được phóng từ Trạm Không quân Cape Canaveral, Florida trên tên lửa Delta 7925H và bắt đầu hành trình kéo dài 4 năm tới vành đai tiểu hành tinh.
Dawn sử dụng sức mạnh của lực hấp dẫn của sao Hỏa để bắn súng cao su tới Vesta và Ceres.
Bình minh đến Vesta và đi vào quỹ đạo quanh tiểu hành tinh.
Dawn rời Vesta để đến Ceres và chụp một bức ảnh tạm biệt Vesta (ở trên) khi nó rời đi.
Bình minh đến gần Ceres hơn; máy ảnh của nó thu được những điểm sáng bí ẩn trên bề mặt hành tinh lùn.
Dawn đến Ceres ban đầu đi vào quỹ đạo cực và có được bản đồ địa hình đầy đủ đầu tiên của nó.
NASA thông báo rằng nhiệm vụ sẽ được kéo dài cho đến khi hết nhiên liệu hydrazine của Dawn.
Dawn thực hiện quỹ đạo cuối cùng của nó là Ceres, bay cách bề mặt của nó gần 35 km và bay xa tới 4.000 km.
Hình ảnh trên là hình khảm của Cerealia Facula trong Miệng núi lửa Occator từ những hình ảnh do Dawn chụp được trong quá trình tiếp cận gần 34 km.
Các nhiệm vụ sắp tới là thăm các tiểu hành tinh khác, dựa trên di sản của Dawn.
Tàu vũ trụ Hayabusa2 được Cơ quan Thám hiểm Hàng không Vũ trụ Nhật Bản (JAXA) phóng vào năm 2014 để nghiên cứu tiểu hành tinh Ryugu.
Nó đến vào cuối tháng 6 và chụp được hình ảnh này của Ryugu từ độ cao 6km vào ngày 20 tháng 7 năm 2018.
Nó sẽ ở lại trong 18 tháng: trong thời gian này, những người điều khiển nó sẽ hạ cánh một tàu thăm dò nhỏ và ba máy bay tự hành thu nhỏ, trong khi tàu vũ trụ chính lấy mẫu để quay trở lại Trái đất.
Nhiệm vụ sẽ khởi hành từ Ryugu vào tháng 12 năm 2019, về đến nhà vào năm 2020.
OSIRIS-REx của NASA được phóng vào ngày 8 tháng 9 năm 2016 từ Trạm Không quân Cape Canaveral và sẽ di chuyển đến tiểu hành tinh gần Trái đất Bennu.
Vào ngày 17 tháng 8 năm 2018, tàu vũ trụ đã chụp được bức ảnh đầu tiên về Bennu (ở trên) từ khoảng cách 2,2 triệu km và sẽ đến đích vào ngày 3 tháng 12.
Sau đó, tàu sẽ khảo sát đá không gian trước khi quay trở lại Trái đất với các mẫu tiểu hành tinh vào năm 2023.
Nhiệm vụ Lucy của NASA sẽ thực hiện cuộc điều tra cận cảnh đầu tiên về các Trojan, một quần thể các tiểu hành tinh nguyên thủy quay quanh Sao Mộc.
Trojan là tàn dư của vật chất nguyên thủy hình thành nên các hành tinh bên ngoài và chúng nắm giữ manh mối quan trọng để hiểu về lịch sử của Hệ Mặt trời.
Lucy sẽ phóng vào năm 2021 và bay qua sáu Trojan và một tiểu hành tinh vành đai chính trong khoảng thời gian từ 2025 đến 2033.
Nhiệm vụ Psyche của NASA sẽ nghiên cứu một mục tiêu duy nhất: một tiểu hành tinh kim loại rộng 210km, vật thể duy nhất được biết đến thuộc loại này trong Hệ Mặt trời.
Nó được cho là phần lõi lộ ra của một hành tinh đã bị phá hủy trước khi nó hình thành xong, do đó mang lại cho các nhà thiên văn học một cửa sổ nhìn vào lõi hành tinh, thứ thường bị che khuất khỏi tầm nhìn.
Psyche dự kiến phóng vào tháng 10 năm 2023 và đến tiểu hành tinh vào năm 2030.