Khi bạn đi dạo trên mặt đất mềm, bạn có để ý cách đôi chân của bạn để lại ấn tượng không? Có lẽ bạn đã theo dõi một số trái đất lỏng lẻo trong sân của bạn vào nhà vào dịp nào? Nếu bạn nhặt được một số dấu vết này - thứ mà chúng ta gọi là bụi bẩn hoặc đất - và kiểm tra chúng dưới kính hiển vi, bạn sẽ thấy gì?
Về cơ bản, bạn sẽ thấy các thành phần của thứ được gọi là regolith, là một tập hợp các hạt bụi, đất, đá vỡ và các vật liệu khác được tìm thấy ở đây trên Trái đất. Nhưng thật thú vị, vật liệu cơ bản tương tự này cũng có thể được tìm thấy trong các môi trường trên mặt đất khác - bao gồm Mặt trăng, Sao Hỏa, các hành tinh khác và thậm chí cả các tiểu hành tinh.
Định nghĩa:
Thuật ngữ regolith dùng để chỉ bất kỳ lớp vật liệu nào bao phủ đá rắn, có thể ở dạng bụi, đất hoặc đá vỡ. Từ này bắt nguồn từ sự kết hợp của hai từ Hy Lạp - rhegos (có nghĩa là chăn mền) và lithos (có nghĩa là đá Đá).
Trái đất:
Trên trái đất, regolith có dạng bụi bẩn, đất, cát và các thành phần khác được hình thành do kết quả của quá trình phong hóa tự nhiên và sinh học. Do sự kết hợp của xói mòn, trầm tích phù sa (tức là nước di chuyển làm cạn cát), phun trào núi lửa hoặc hoạt động kiến tạo, vật liệu này từ từ nằm xuống và đặt trên nền đá rắn.
Nó có thể được tạo thành từ đất sét, silicat, khoáng chất khác nhau, nước ngầm và các phân tử hữu cơ. Regolith trên Trái đất có thể thay đổi từ cơ bản vắng mặt đến dày hàng trăm mét. Nó cũng có thể còn rất trẻ (dưới dạng tro, phù sa hoặc đá nham thạch vừa mới lắng đọng) đến hàng trăm triệu năm tuổi (regolith có niên đại ở Precambrian xảy ra ở các vùng của Úc).
Trên trái đất, sự hiện diện của regolith là một trong những yếu tố quan trọng đối với hầu hết sự sống, vì rất ít thực vật có thể phát triển trên hoặc trong đá rắn và động vật sẽ không thể đào hang hoặc xây dựng nơi trú ẩn mà không có vật liệu lỏng lẻo. Regolith cũng rất quan trọng đối với con người vì nó đã được sử dụng từ buổi bình minh của nền văn minh (dưới dạng gạch bùn, bê tông và gốm sứ) để xây dựng nhà cửa, đường giao thông và các công trình dân dụng khác.
Sự khác biệt về thuật ngữ giữa đất đất đá (hay còn gọi là đất, bùn, v.v.) và cát cát là sự hiện diện của vật liệu hữu cơ. Trước đây, nó tồn tại rất nhiều và là thứ ngăn cách regolith trên Trái đất với hầu hết các môi trường trên mặt đất khác trong Hệ Mặt trời của chúng ta.
Mặt trăng:
Bề mặt của Mặt trăng được bao phủ bằng một vật liệu phấn mịn mà các nhà khoa học gọi nó là regolith regolith đá. Gần như toàn bộ bề mặt mặt trăng được phủ bằng đá regolith, và đá nền chỉ có thể nhìn thấy trên các bức tường của các miệng hố rất dốc.
Cuộc đua mặt trăng được hình thành trong hàng tỷ năm do các tác động thiên thạch liên tục trên bề mặt Mặt trăng. Các nhà khoa học ước tính rằng regolith mặt trăng kéo dài xuống 4-5 mét ở một số nơi, và thậm chí sâu tới 15 mét ở vùng cao nguyên cũ.
Khi các kế hoạch được đưa ra cho các nhiệm vụ Apollo, một số nhà khoa học lo ngại rằng regolith mặt trăng sẽ quá nhẹ và bột để hỗ trợ trọng lượng của tàu đổ bộ mặt trăng. Thay vì hạ cánh trên bề mặt, họ lo lắng rằng tàu đổ bộ sẽ chìm xuống đó như một bãi tuyết.
Tuy nhiên, các cuộc đổ bộ được thực hiện bởi tàu vũ trụ Robot Surveyor cho thấy đất mặt trăng đủ vững chắc để hỗ trợ tàu vũ trụ, và các phi hành gia sau đó giải thích rằng bề mặt Mặt trăng cảm thấy rất chắc chắn dưới chân họ. Trong cuộc đổ bộ của tàu Apollo, các phi hành gia thường thấy cần phải sử dụng búa để lái một công cụ lấy mẫu lõi vào nó.
Khi các phi hành gia lên đến bề mặt, họ báo cáo rằng bụi mặt trăng mịn dính vào bộ đồ vũ trụ của họ và sau đó làm bẩn bên trong tàu đổ bộ mặt trăng. Các phi hành gia cũng tuyên bố rằng nó lọt vào mắt họ, khiến họ đỏ mặt; và tệ hơn, thậm chí đã vào phổi, khiến họ ho. Bụi mặt trăng rất mài mòn, và đã được ghi nhận về khả năng làm mòn không gian và đồ điện tử.
Lý do cho điều này là bởi vì regolith mặt trăng là sắc nét và lởm chởm. Điều này là do thực tế rằng Mặt trăng không có bầu khí quyển hoặc nước chảy trên đó, và do đó không có quá trình phong hóa tự nhiên. Khi các thiên thạch siêu nhỏ đâm vào bề mặt và tạo ra tất cả các hạt, không có quá trình nào làm mòn các cạnh sắc nhọn của nó.
Thuật ngữ đất mặt trăng thường được sử dụng thay thế cho nhau với mặt trăng regolith, nhưng một số người cho rằng thuật ngữ này là không đúng vì nó được định nghĩa là có hàm lượng hữu cơ. Tuy nhiên, việc sử dụng tiêu chuẩn giữa các nhà khoa học mặt trăng có xu hướng bỏ qua sự khác biệt đó. Bụi Lunar cũng được sử dụng, nhưng chủ yếu để chỉ các vật liệu thậm chí mịn hơn đất mặt trăng.
Khi NASA đang thực hiện kế hoạch đưa con người trở lại Mặt trăng trong những năm tới, các nhà nghiên cứu đang nỗ lực tìm hiểu những cách tốt nhất để làm việc với regolith mặt trăng. Những người thực dân trong tương lai có thể khai thác khoáng sản, nước và thậm chí oxy từ đất mặt trăng và sử dụng nó để sản xuất các căn cứ.
Sao Hoả:
Tàu đổ bộ và máy bay đã được NASA gửi tới Sao Hỏa, người Nga và ESA đã trả lại nhiều bức ảnh thú vị, cho thấy một phong cảnh được bao phủ bởi những bãi cát và bụi rộng lớn, cũng như những tảng đá và tảng đá.
So với regolith mặt trăng, bụi sao Hỏa rất mịn và đủ lơ lửng trong bầu khí quyển để tạo cho bầu trời một màu đỏ. Bụi đôi khi được nhặt lên trong những cơn bão bụi rộng khắp hành tinh, khá chậm do mật độ rất thấp của khí quyển.
Lý do tại sao regolith của sao Hỏa tinh vi hơn nhiều so với những gì được tìm thấy trên Mặt trăng được cho là do nước chảy và các thung lũng sông từng bao phủ bề mặt của nó. Các nhà nghiên cứu sao Hỏa hiện đang nghiên cứu xem có phải là regolith martian hay không vẫn đang được định hình trong thời đại hiện tại.
Người ta tin rằng một lượng lớn nước và carbon dioxide vẫn đóng băng trong regolith, sẽ được sử dụng nếu và khi các nhiệm vụ có người lái (và thậm chí cả những nỗ lực thuộc địa) diễn ra trong những thập kỷ tới.
Mặt trăng sao Hỏa của Deimos cũng được bao phủ bởi một lớp regolith được ước tính dày 50 mét (160 feet). Hình ảnh được cung cấp bởi Viking 2 tàu thăm dò khẳng định sự hiện diện của nó từ độ cao 30 km (19 dặm) trên bề mặt của mặt trăng.
Tiểu hành tinh và Hệ mặt trời bên ngoài:
Hành tinh duy nhất khác trong Hệ Mặt trời của chúng ta được biết là có regolith là Titan, mặt trăng lớn nhất Sao Thổ. Bề mặt được biết đến với các cánh đồng cồn rộng lớn, mặc dù nguồn gốc chính xác của chúng không được biết đến. Một số nhà khoa học cho rằng chúng có thể là những mảnh băng nước nhỏ bị ăn mòn bởi khí metan lỏng Titan Titan, hoặc có thể là các hạt hữu cơ hình thành trong bầu khí quyển Titan Titan và mưa trên bề mặt.
Một khả năng khác là một loạt các cơn gió mạnh, xảy ra hai lần trong một năm Sao Thổ (30 năm Trái đất), chịu trách nhiệm hình thành những cồn cát này, có chiều cao hàng trăm mét và trải dài hàng trăm km. Hiện tại, các nhà khoa học Trái đất vẫn chưa chắc chắn những gì regolith Titan kèm theo.
Dữ liệu được trả về bởi máy đo độ sâu Huygens thăm dò chỉ ra rằng bề mặt có thể giống như đất sét, nhưng phân tích dài hạn của dữ liệu đã cho thấy rằng nó có thể bao gồm các hạt băng giống như cát. Hình ảnh được chụp bởi tàu thăm dò khi hạ cánh trên bề mặt mặt trăng cho thấy một đồng bằng bằng phẳng được bao phủ bởi những viên sỏi tròn, có thể được làm bằng nước đá và gợi ý hành động của chất lỏng di chuyển lên chúng.
Các tiểu hành tinh đã được quan sát thấy có regolith trên bề mặt của chúng. Đây là kết quả của các tác động thiên thạch đã diễn ra trong hàng triệu năm, nghiền nát bề mặt của chúng và tạo ra bụi và các hạt nhỏ được mang trong các miệng hố.
Tàu vũ trụ NASA NEAR Shoemaker đã tạo ra bằng chứng về regolith trên bề mặt của tiểu hành tinh 433 Eros, hiện vẫn là những hình ảnh đẹp nhất về regolith tiểu hành tinh cho đến nay. Bằng chứng bổ sung đã được cung cấp bởi nhiệm vụ JAXA từ Hayabusa, đã trả lại những hình ảnh rõ ràng về regolith trên một tiểu hành tinh được cho là quá nhỏ để giữ nó.
Hình ảnh được cung cấp bởi các camera của Hệ thống hình ảnh quang học, quang phổ và hồng ngoại (OSIRIS) trên tàu vũ trụ Rosetta đã xác nhận rằng tiểu hành tinh 21 Lutetia có một lớp regolith gần cực bắc của nó, được nhìn thấy chảy trong các vụ lở đất lớn liên quan đến các biến thể trong albedo của asteriod.
Để phá vỡ nó một cách cô đọng, bất cứ nơi nào có đá, có khả năng sẽ có regolith. Cho dù đó là sản phẩm của gió hay nước chảy, hay sự hiện diện của các thiên thạch tác động lên bề mặt, có thể tìm thấy bụi bẩn thời xưa cũ tốt ở bất cứ nơi nào trong Hệ Mặt trời của chúng ta; và rất có thể, trong vũ trụ ngoài phạm vi
Chúng tôi đã thực hiện một số bài viết về regolith Moon Moon ở đây trên Tạp chí Vũ trụ. Ở đây, một cách mà các phi hành gia có thể trích xuất nước từ regolith mặt trăng với các thiết bị nhà bếp đơn giản, và một bài viết về NASA tìm kiếm một máy đào mặt trăng.
Bạn muốn mua một số regolith âm lịch? Ở đây, một trang web cho phép bạn mua nó. Bạn có muốn trở thành một người khai thác mặt trăng? Có rất nhiều kim loại tốt trong regolith mặt trăng đó.
Bạn có thể nghe một podcast rất thú vị về sự hình thành Mặt trăng từ Dàn diễn viên thiên văn, Tập 17: Mặt trăng đến từ đâu?
Tài liệu tham khảo:
NASA
