Mỹ và tham vọng tìm kiếm sự sống ngoài hành tinh

• Ông chủ SpaceX: Tính chuyện định cư trên Sao Hỏa để tránh chiến tranh thế giới thứ 3
• Tổng thống Mỹ muốn đưa người lên Mặt Trăng và Sao Hỏa
• Đưa con người lên sao Hỏa: Giấc mơ còn xa

Chính Europa Clipper sẽ có trọng trách phải làm rõ, liệu có hay không sự sống trong đại dương nằm dưới lớp băng của Europa. Câu trả lời nếu đúng như mong đợi sẽ là một bước tiến lớn trong hành trình tìm kiếm sự sống ngoài hành tinh của nhân loại.

Hành tinh băng giá

Thật ra ngay từ năm 1997, trạm thăm dò Galileo của Mỹ đã bắt tay vào nghiên cứu Europa sau khi hoàn thành 11 chuyến bay tiệm cận với mặt trăng của sao Mộc. Sứ mạng này cho thấy, dưới lớp vỏ băng của hành tinh trên có thể là một đại dương ngầm khổng lồ hoặc một vài hồ lớn.

Khu vực Conamara Chaos trên Europe.

Trong trường hợp giả thuyết đầu tiên, lượng nước biển trong lòng hành tinh có thể nhiều gấp đôi nước biển trên các đại dương của trái đất. Hơn nữa, việc tính toán năng lượng thủy triều tạo ra bởi tác động tương hỗ trọng lực giữa sao Mộc và Europa cho thấy, một số khu vực dưới mặt băng của đại dương có thể ấm lên tới nhiệt độ thích hợp cho sự tồn tại của các sinh vật trên trái đất. Tuy vậy các nhà khoa học cũng không loại trừ khả năng trong lòng của Europa là băng bùn chứ không phải là nước.

Trước đó, hiện tượng núi lửa phun băng trên bề mặt Europe lần đầu tiên được kính viễn vọng Hubble phát hiện vào tháng 12-2012. Tháng 5-2018, việc sử dụng những công nghệ hiện đại mới nhất đã giúp các nhà khoa học khẳng định có sự tồn tại của núi lửa phun băng, điều mà ngay từ năm 1997 đã được thiết bị đo từ của Galileo phát hiện từ khoảng cách 200km so với bề mặt Europe. 

Mối quan tâm đặc biệt hiện nay của giới khoa học đang tập trung vào Conamara Chaos, một khu vực trên hành tinh được hình thành từ những khối băng còn non trẻ. Sự hình thành và phát triển của các cấu trúc trên tại Europe giúp gợi nhớ tới quá trình kiến tạo của trái đất.

Trên thực tế các nhà khoa học đã tuyên bố về việc trên bề mặt Europe tồn tại các đới hút chìm, trong đó một mảng kiến tạo sẽ chui xuống dưới một mảng kiến tạo khác. Bằng cách này, vệ tinh phủ đầy băng của sao Mộc sẽ là thiên thể thứ 3 bên trong quĩ đạo của sao Hải Vương (sau sao Thủy và Trái đất) được phát hiện có quá trình kiến tạo tích cực. 

Người đi tiên phong

Theo dự kiến, Europa Clipper (trọng lượng khi phóng là 6 tấn kể cả nhiên liệu) sẽ bay xung quanh sao Mộc trong vòng 3 năm. Trong suốt thời gian đó, tàu thăm dò sẽ có 45 lần tiếp cận gần với Europa. Giới khoa học hy vọng Europa Clipper khi bay phía trên các suối phun của Europe sẽ thu thập và xác định được thành phần các mẫu vật chất thoát ra từ tâm của nó.

Thiết bị thăm dò Europa Lander.

Các thiết bị nghiên cứu trên trạm bao gồm các camera và quang phổ kế cho phép thu được hình ảnh độ phân giải cao bề mặt của Europe cũng như xác định kết cấu và thành phần của nó. Cụ thể trên Europa Clipper có loại radar giúp xác định được độ dày lớp vỏ băng, tìm kiếm các hồ nằm dưới băng, các từ kế nghiên cứu từ trường của hành tinh, cũng như xác định độ mặn, độ sâu của đại dương. Dự kiến thiết bị phân tích bức xạ nhiệt của Europe sẽ giúp phát hiện ra nước trong bầu khí quyển loãng của hành tinh.

Khoản ngân sách chung của sứ mạng trên được đánh giá tối thiểu là 2 tỉ USD. Tàu được phóng lên vũ trụ nhờ các tên lửa đẩy hạng nặng (Atlas 5 hay Delta 4 Heavy) hoặc siêu nặng như Falcon Heavy của Space Launch System. Trong trường hợp sử dụng Falcon Heavy, Europa Clipper sẽ tới được Europe nhanh hơn gấp 2,5 lần (khoảng 2,7 năm) so với Atlas 5, dù giá thành phóng sẽ tăng lên từ 5 đến 10 lần (lên tới cả tỉ USD).

Quốc hội Mỹ (trong khuôn khổ sứ mạng của Europa Clipper) cũng đã thông qua khoản ngân sách để chế tạo tàu thăm dò Europa Lander với nhiệm vụ hạ cánh xuống bề mặt Europa và khoan thăm dò lớp băng của nó. Việc phóng tàu thăm dò này (trọng lượng tổng cộng cả nhiên liệu là khoảng 10 tấn) có thể trở thành một trong những dự án tham vọng nhất của NASA. Europa Lander sẽ được trang bị tinh gọn với khoảng 33 kilogram thiết bị nghiên cứu khoa học với thời hạn hoạt động trong 20 ngày đêm.

Trong suốt thời gian này, tàu thăm dò sẽ truyền về trái đất khoảng 600 Megabit dữ liệu. Những yêu cầu kỹ thuật của tàu cũng bị ảnh hưởng bởi điều kiện rất khắc nghiệt trên Europe khi nhiệt độ bề mặt dao động từ -210 đến -1600C. Giá trị ban đầu dự kiến của Europa Lander là 4 tỉ USD, tức là nhiều hơn 2 tỉ USD so với Europa Clipper.

Cũng có một vài vấn đề liên quan đến kế hoạch và việc cung cấp tài chính cho sứ mạng tới Europe. Hiện tại, người ta đang nghiêng về phương án thời điểm phóng riêng biệt hai con tàu Europa Clipper (2022) và Europa Lander (2024), cho dù không loại trừ khả năng phóng đồng thời. Mặt khác, dù các chuyên gia công nghệ hàng đầu của Mỹ có đủ kinh nghiệm để trong vòng 3 đến 4 năm hoàn thành việc chế tạo một trạm quỹ đạo, nhưng yêu cầu quan trọng nhất vẫn phải có nguồn cung tài chính ổn định.

Theo đánh giá, khả năng phát hiện được sự sống trong lòng đại dương Europe sẽ thu hút sự quan tâm và chạy đua đặc biệt của nhiều quốc gia không chỉ có Mỹ, mà còn cả Trung Quốc, Nhật, EU, thậm chí cả Ấn Độ. Về phần mình, NASA hứa hẹn sẽ tìm ra sự sống ngoài hành tinh trước năm 2025, coi đây sẽ là một trong những nhiệm vụ chính của mình bên cạnh việc đưa con người lên Mặt trăng và sao Hỏa.