Bất ngờ lý giải sáng tỏ các miệng hố tối của Mặt trăng

Các miệng hố của Mặt trăng là những vết sẹo từ các sao chổi đã đâm vào nó trong hàng tỷ năm trước. Những sao chổi này được tạo thành từ các hợp chất như hơi nước, carbon dioxide và metan.

Không có sự bảo vệ của bầu khí quyển giống Trái đất, hầu hết các hóa chất này bị phá vỡ dưới ánh sáng mặt trời và thoát ra ngoài không gian.

Nhưng nếu những hóa chất này được gọi là chất bay hơi, vì điểm sôi thấp của chúng, thì cuối cùng trong các vùng bẫy lạnh của mặt trăng, chúng có thể bị đóng băng trong hàng tỷ năm.

Dana Hurley, một nhà khoa học hành tinh tại Đại học Johns Hopkins cho biết, nếu con người muốn thiết lập các khu định cư trên mặt trăng, họ có thể sử dụng nước để tiêu thụ và khí mê-tan làm nhiên liệu.

Trong một nghiên cứu mới, Haley và các đồng nghiệp nghiên cứu các điều kiện cần thiết cho các chất bay hơi để thu thập từ các vùng bẫy lạnh của mặt trăng.

Xác định các chất bay hơi trong vùng không gian bẫy lạnh là một thách thức vì chúng bị che khuất trong bóng tối. Trong hơn một thập kỷ, Tàu quỹ đạo Trinh sát Mặt trăng của NASA, hay LRO đã đo ánh sáng tia cực tím phát ra từ các ngôi sao và hydro trong không gian và phản chiếu các vùng bẫy lạnh của mặt trăng.

Năm 2019, các nhà khoa học đã kiểm tra dữ liệu phản chiếu từ một miệng núi lửa có tên Faustini. Họ đã tìm thấy một sự thay đổi đột ngột trong sự phản chiếu tương ứng với băng, nhưng cũng là một sự thay đổi mà họ nghĩ có thể liên quan đến carbon dioxide.

Để hiểu tính chất dễ bay hơi không xác định là carbon dioxide, Haley quyết định tìm hiểu xem cần bao nhiêu thành phần carbon dioxide để kết thúc trong vùng bẫy lạnh ngay từ đầu. "Đối với mỗi phân tử carbon dioxide trên mặt trăng, bao nhiêu phần trăm trong số đó dính vào vùng không gian bẫy lạnh?, Hurley đặt vấn đề.

Sử dụng dữ liệu từ LRO của NASA về kích thước và nhiệt độ của các vùng bẫy lạnh, Haley đã đưa ra một phân tích xác suất được gọi là mô phỏng Monte Carlo để xác định lượng carbon dioxide dễ bị dính nhất.

"Tôi cho giải phóng các hạt, và sau đó theo dõi trên quỹ đạo", Hurley nói. Cô nhận thấy khả năng các phân tử sẽ bị phá vỡ bởi ánh sáng mặt trời trước khi chúng rơi vào một vùng bẫy lạnh.

Mô hình của Haley dự đoán rằng, tất cả lượng khí carbon dioxide được giải phóng trên mặt trăng, bất cứ nơi nào từ 15 đến 20% sẽ rơi vào một cái bẫy lạnh.

Điều này cao hơn so với dự đoán trước đây và một kết quả khá đáng ngạc nhiên đối với Hurley, khi xem xét các diện tích bề mặt tương đối nhỏ của những vùng bẫy lạnh trên Mặt trăng.

Trong tương lai, Hurley có kế hoạch tiến hành phân tích tương tự đối với metan và carbon monoxide.