Tàu thám hiểm Perseverance của Cơ quan Hàng không và Vũ trụ Mỹ (NASA) đã phát hiện những hạt bụi nhỏ nhất từng được ghi nhận trên Sao Hỏa, với đường kính chỉ khoảng 100 nanomet, mỏng hơn sợi tóc người khoảng 500 lần. Phát hiện mới cho thấy bụi Sao Hỏa có thể đặt ra những thách thức đáng kể đối với các sứ mệnh đưa con người lên hành tinh này trong tương lai.
Theo nghiên cứu công bố trên tạp chí Proceedings of the National Academy of Sciences ngày 28/10, các hạt bụi siêu mịn được phát hiện khi bám vào thiết bị của Perseverance, trong đó có những mẫu vật liệu dự kiến sử dụng để chế tạo bộ đồ không gian. Tàu thám hiểm 6 bánh này đã hoạt động tại khu vực miệng núi lửa Jezero ở bán cầu Bắc Sao Hỏa kể từ khi hạ cánh năm 2021.
Nhà khoa học hành tinh Scott VanBommel thuộc Đại học Washington (Mỹ) - thành viên nhóm khoa học phụ trách Perseverance và là tác giả chính của nghiên cứu trên - cho biết kích thước hạt bụi nhỏ hơn không đồng nghĩa với mức độ nguy hiểm cao hơn trong mọi trường hợp. Tuy nhiên, các hạt nhỏ có khả năng xâm nhập sâu hơn vào cơ thể người và khó được đào thải hơn.
Theo ông VanBommel, mức độ độc hại phụ thuộc vào liều lượng và thời gian tiếp xúc. Bụi Sao Hỏa chứa silica, các hợp chất sắt và hợp chất clo như perchlorate, vốn có thể gây hại nếu cơ thể tiếp xúc với lượng đủ lớn.
Trước đây, các phép đo chỉ có thể xác định hạt bụi Sao Hỏa có đường kính xuống tới khoảng 3 micromet. Thiết bị PIXL (Planetary Instrument for X-ray Lithochemistry) trên Perseverance đã ghi nhận hai nhóm hạt nhỏ hơn, trong đó ngoài nhóm siêu mịn còn có nhóm hạt mịn đường kính dưới 2,5 micromet, nhỏ hơn sợi tóc khoảng 30 lần. Các hạt bụi này có thể đủ nhỏ để xâm nhập vào phổi phi hành gia, đi vào máu và tiềm ẩn nguy cơ gây tổn thương các cơ quan quan trọng.
Bên cạnh đó, môi trường Sao Hỏa cùng đặc tính vật lý của bụi có thể làm suy giảm vật liệu chế tạo bộ đồ không gian và nơi ở của con người theo thời gian.
Để tìm hiểu vấn đề này, Perseverance mang theo các mẫu vật liệu có thể được sử dụng cho bộ đồ không gian, trong đó có sợi tổng hợp Vectran và lớp phủ bảo vệ Teflon. Mỗi mẫu có kích thước khoảng 20mm.
Ông VanBommel cho biết nhóm nghiên cứu chưa có bằng chứng cho thấy bụi đã làm hư hại các vật liệu này, nhưng nhận thấy chúng tương tác với bụi theo những cách khác nhau. Vectran có xu hướng giữ lại các hạt bụi lớn hơn, tập trung nhiều ở mặt dưới cấu trúc dệt.
Trong khi đó, Teflon giữ lại ít bụi hơn, song các hạt bám vào có kích thước nhỏ hơn. Sự khác biệt này phản ánh vai trò của đặc tính tĩnh điện trong việc khiến các vật liệu bám giữ những hạt bụi có kích thước khác nhau.
NASA đang hướng tới mục tiêu đưa phi hành gia lên Sao Hỏa sớm nhất vào những năm 2030. Theo ông VanBommel, kết quả nghiên cứu sẽ góp phần định hướng thiết kế các hệ thống hỗ trợ sự sống trong những sứ mệnh có người, từ lựa chọn vật liệu chế tạo bộ đồ không gian và nơi ở đến phát triển phương pháp làm sạch có khả năng xử lý các hạt bụi nhỏ hơn một micromet. Những phát hiện này cũng bổ sung cơ sở khoa học cho các hướng dẫn và quy trình đánh giá nguy cơ độc tính mà NASA đang xây dựng.
Lượng bụi xâm nhập khu vực sinh hoạt của phi hành gia sẽ phụ thuộc đáng kể vào thiết kế bộ đồ không gian và hệ thống cửa khóa khí. NASA đang nghiên cứu các giải pháp như cổng kết nối bộ đồ không gian (suitport) và hệ thống cửa khóa khí hai buồng nhằm hạn chế bụi lọt vào nơi ở.
NASA đã có kinh nghiệm về tác động của bụi từ các sứ mệnh đưa người lên Mặt Trăng trong giai đoạn 1969-1972. Bụi Mặt Trăng từng làm suy giảm lớp ngoài của bộ đồ không gian, gây hư hại các vòng đệm và làm xước kính che mặt. Một số phi hành gia cũng gặp các triệu chứng giống dị ứng phấn hoa, dù mối liên hệ với bụi chưa được khẳng định chắc chắn. Tuy nhiên, bụi Sao Hỏa có những đặc điểm khác biệt.
Trên Mặt Trăng, bụi chủ yếu hình thành do các vật thể va chạm với bề mặt, trong đó có các vi thiên thạch. Do không có khí quyển và gió bào mòn, các hạt bụi Mặt Trăng thường sắc cạnh. Vì vậy, mối lo ngại chính đối với bụi Mặt Trăng là hình dạng hạt, trong khi với bụi Sao Hỏa, thành phần hóa học và kích thước hạt là những yếu tố đáng chú ý hơn.
Bụi Sao Hỏa chủ yếu bắt nguồn từ các loại đá bazan hạt mịn. Quá trình phong hóa khiến các hạt bớt tính mài mòn. Hoạt động của gió trên hành tinh này giúp bụi phân tán trên phạm vi toàn cầu, tạo ra thành phần tương đối đồng nhất, đồng thời làm tròn các hạt và khiến chúng dần vỡ thành những hạt nhỏ hơn khi va chạm.
Mặc dù nhiệm vụ chính của Perseverance là tìm kiếm dấu hiệu sự sống vi sinh vật cổ đại trên Sao Hỏa, nhưng dữ liệu thu thập được cũng đang hỗ trợ công tác chuẩn bị cho các chuyến thám hiểm có người trong tương lai.
Ông VanBommel nhấn mạnh rằng kết quả nghiên cứu không có nghĩa Sao Hỏa quá nguy hiểm đối với con người. Bụi là một nguy cơ cần được tính đến ngay từ khâu thiết kế sứ mệnh, tương tự như bức xạ và khoảng cách xa Trái Đất./.
Phát hiện tia sét trên Sao Hỏa từ Tàu thám hiểm của NASA
NASA ghi nhận tia sét nhỏ trong các cơn lốc bụi trên Sao Hỏa, mở ra hướng nghiên cứu mới về khí quyển và hoạt động hóa học hành tinh đỏ.
