Gần ba năm kể từ khi sứ mệnh Bình minh của NASA đến Ceres, tàu vũ trụ đã hết nhiên liệu. Đã đến lúc bắt đầu suy nghĩ về việc gửi một nhiệm vụ khác đến hành tinh lùn?
Tàu vũ trụ Dawn trị giá 46 triệu đô la được phóng vào năm 2007 với nhiệm vụ nghiên cứu hai vật thể lớn nhất trong vành đai tiểu hành tinh là Vesta và Ceres. Sau khi nghiên cứu tiểu hành tinh Vesta từ quỹ đạo trong khoảng một năm, nó chuyển sang Ceres, hành tinh lùn nhỏ nhất trong hệ mặt trời và đá vũ trụ lớn nhất quay quanh vành đai tiểu hành tinh.
Khi ở trên quỹ đạo tại Ceres, Dawn phát hiện ra rằng hành tinh lùn có hàng trăm điểm sáng kỳ lạ, chứa nhiều nước đá và có các phân tử hữu cơ (khối xây dựng cơ bản cho sự sống) trên bề mặt của nó. Tuy nhiên, đến cuối nhiệm vụ, các nhà khoa học vẫn còn một số câu hỏi lớn về Ceres và những gì nó có thể dạy chúng ta về khả năng sống ngoài Trái đất - những câu hỏi có thể được trả lời bằng một chuyến đi tiếp theo lên bề mặt. [Ảnh: Tiểu hành tinh Vesta và Tàu vũ trụ Bình minh của NASA]
Paul Schenk, một nhà khoa học tham gia nhiệm vụ Bình minh với Không gian Đại học, cho biết: "Tôi nghĩ rằng những loại câu hỏi mà chúng ta sẽ để lại có lẽ sẽ yêu cầu đi xuống bề mặt, bởi vì chỉ có rất nhiều bạn có thể nói từ quỹ đạo". Hiệp hội nghiên cứu tại Viện âm lịch và hành tinh ở Houston, nói với Space.com.
Cụ thể, Schenk cho biết anh muốn thấy một nhiệm vụ được gửi đi để khám phá Miệng núi lửa, một miệng núi lửa rộng 57 dặm (92 km) chứa những điểm lớn nhất và sáng nhất của Ceres. Giống như các điểm sáng khác trên Ceres, Miệng núi lửa chứa các cặn mặn bị bỏ lại khi nước biển phun lên từ dưới lòng đất và sau đó đóng băng trên bề mặt. Phát hiện này của sứ mệnh Dawn tiết lộ rằng nội thất của Ceres ấm hơn so với các nhà khoa học nghĩ trước đây. Trong trường hợp của Miệng núi lửa, một tác động gần đây có thể là nguồn gốc của sức nóng đó, Schenk nói.
Khoáng chất phổ biến nhất tại Miệng núi lửa là natri cacbonat, cũng phổ biến ở những nơi trên Trái đất có hoạt động thủy nhiệt - những nơi như Công viên Quốc gia Yellowstone "nơi một số loại vi khuẩn được biết là phát triển mạnh", Schenk nói. Tuy nhiên, ông nói rằng "cuộc sống vi sinh vật tồn tại trên Ceres" không chắc là do nhiệt tạo ra từ các tác động không đủ lâu để sự sống phát triển. "Tác động tạo ra đủ nhiệt để làm tan băng và tạo ra các mạch nước ngầm có thể lưu thông ở khu vực trung tâm", ông nói, "khu vực của các hợp đồng nhiệt cho đến khi nước biến mất và đóng băng" trong quá trình hàng chục ngàn đến vài triệu năm. Ở đây trên Trái đất, những dạng sống sớm nhất xuất hiện 700 triệu năm sau khi Trái đất hình thành.
Bất kể liệu Ceres có khả năng lưu giữ sự sống hay không - khả năng các nhà khoa học không loại trừ cũng như không xác nhận vào thời điểm này - các quá trình thủy nhiệt nhìn thấy trên hành tinh lùn có thể giúp các nhà khoa học hiểu các quá trình tương tự trên các cơ thể khác trong hệ mặt trời, như mặt trăng Europa của sao Mộc hay mặt trăng của Sao Thổ Enceladus - hai trong số những ứng cử viên hàng đầu để tổ chức sự sống có thể ngoài Trái đất. Các tính năng giống như các lỗ thông thủy nhiệt khô trên sao Hỏa cũng có thể duy trì sự sống đôi khi trong lịch sử của hành tinh. Giống như các vi khuẩn sống trong các lỗ thông thủy nhiệt dưới biển sâu trên Trái đất, các sinh vật sống trong các đặc điểm địa chất tương tự trên thế giới khác không cần ánh sáng mặt trời để tồn tại. Thay vào đó, họ sẽ dựa vào năng lượng địa nhiệt, như lỗ thông thủy nhiệt và kiến tạo mảng.
Trong trường hợp của Ceres, việc bị tấn công bằng các loại đá không gian lớn khác dường như là nguồn năng lượng địa nhiệt của nó. "Phản ứng thủy nhiệt với nước rõ ràng đang đưa khoáng chất lên bề mặt", Schenk nói. "Để hiểu quá trình đó hoạt động như thế nào trên các hành tinh khác, bao gồm Sao Hỏa, quay trở lại và hiểu rằng hóa học và vật lý đó - quá trình vật lý của những gì thực sự xảy ra, làm thế nào những vật liệu đó được đưa lên bề mặt và những phản ứng đang diễn ra - là sẽ rất quan trọng để hiểu các quá trình thủy nhiệt trên khắp hệ mặt trời. Chúng ta có rất nhiều thông tin ở đây trên Trái đất, nhưng hóa học của vỏ Trái đất rất khác so với trên Ceres. "
Hạ cánh và di chuyển trên Ceres
Do Miệng núi lửa chiếm giữ một số manh mối trêu ngươi về các điều kiện cần thiết cho sự sống phát sinh ở các thế giới khác, các nhà khoa học đang hy vọng sẽ gửi một tàu đổ bộ để khám phá thêm tính năng hấp dẫn nhất của Ceres, Schenk nói. Lý tưởng nhất là bất kỳ nhiệm vụ nào trong tương lai sẽ liên quan đến một người đi lang thang nhỏ như những người đã hạ cánh trên tiểu hành tinh Ryugu vào tháng Chín.
"Nó sẽ phải có thể sử dụng một số dụng cụ có thể cho bạn biết một số thông tin chẩn đoán về thành phần, vì vậy nó sẽ phải sống sót khi hạ cánh, và có lẽ nó sẽ cần phải di chuyển để đến địa điểm cụ thể quan tâm , bởi vì bạn phải hạ cánh an toàn nhưng sau đó bạn phải đi đến khu vực thú vị, điều này có thể phức tạp ", Schenk nói. (Ví dụ, nhiệm vụ Hayabusa2 của Nhật Bản đối với Ryugu đã gặp khó khăn trong việc tìm kiếm một địa điểm hạ cánh an toàn trên bề mặt đá đáng ngạc nhiên của tiểu hành tinh.)
Trong khi Bình minh chỉ có thể nghiên cứu Ceres từ quỹ đạo, đạt độ cao gần 22 dặm (35 km), một tàu vũ trụ trên bề mặt có thể tìm hiểu thêm về thành phần các hành tinh lùn bằng cách tát một mẫu và phân tích nó tại chỗ, hoặc bên trong tàu vũ trụ riêng của mình. Dawn đã sử dụng máy quang phổ để xác định các yếu tố nào trên bề mặt hành tinh lùn, nhưng các phép đo đó "bị chi phối bởi các vật liệu hoạt động quang phổ, những vật thể phát hiện các dải hấp thụ ở bước sóng cụ thể" và các vật liệu carbon không thể hiện tốt trong các phép đo đó , Schenk nói. "Các vật liệu carbonate thường khá nhạt nhẽo, vì vậy chúng tôi có lẽ phải đi xuống bề mặt để tìm thấy nó."
Các nhà khoa học đã nghiên cứu các kế hoạch sơ bộ cho nhiệm vụ tiếp theo đến Ceres kể từ đầu năm 2008, hoặc bảy năm trước khi Dawn trở thành tàu vũ trụ đầu tiên đến thăm hành tinh lùn. Một nhiệm vụ được đề xuất có tên là Ceres Polar Lander sẽ gửi một tổ hợp tàu quỹ đạo tới Ceres, thả tàu đổ bộ ở cực bắc của nó để tìm kiếm manh mối về cuộc sống. Nhiệm vụ sẽ sử dụng cùng loại kỹ thuật hạ cánh mềm mà NASA đã sử dụng để hạ cánh tàu vũ trụ trên Sao Hỏa.
Một nhóm các nhà nghiên cứu với công ty sản xuất hàng không vũ trụ châu Âu Thales Alenia Space và Đại học Nantes ở Pháp đã trình bày khái niệm sứ mệnh của Ceres Polar Lander tại Đại hội Khoa học Hành tinh Châu Âu năm 2008.
Khi Ceres Polar Lander lần đầu tiên được đề xuất, các nhà khoa học nghĩ rằng cực bắc của Ceres sẽ là nơi thú vị nhất để nghiên cứu. Tuy nhiên, điều này đã xảy ra rất lâu trước khi Dawn phát hiện ra miệng núi lửa, nơi được cho là nơi thú vị nhất trên Ceres.
Hiện tại, không có cơ quan vũ trụ nào có kế hoạch gửi một nhiệm vụ khác đến Ceres, nhưng điều đó có thể thay đổi khi nhiệm vụ Dawn đã kết thúc. Bất kỳ nhiệm vụ nào được đề xuất của NASA sẽ phải trải qua quá trình xem xét kéo dài trước khi họ có thể được chọn để đến Ceres, nhưng trong thời gian đó, các nhà khoa học có rất nhiều dữ liệu từ Dawn để sàng lọc, Schenk nói. "Chúng tôi chỉ bắt đầu hiểu về Ceres, nó sẽ mất một thời gian để tìm hiểu những gì chúng tôi thực sự nhìn thấy."
