Xe tự hành Perseverance đã chụp một bức ảnh tự sướng, tổng hợp từ hàng chục bức ảnh, trên một tảng đá có tên Rochette vào tháng 9 năm 2021.

Vào tháng 8 năm 2021 trên một miệng núi lửa trơ trọi, tàu thám hiểm sao Hỏa mới nhất đã đào vào một trong những tảng đá đầu tiên của nó.

Mũi khoan gõ gắn vào cánh tay của xe tự hành Perseverance đã cạo sạch bụi và khoét vài mm khỏi mỏm đá nhô ra thành một vòng tròn rộng 5 cm. Từ ngay phía trên, một trong những máy ảnh của xe thám hiểm đã chụp được thứ trông giống như những mảnh vỡ được ghép vào nhau. Sự hiện diện của các kết cấu tinh thể lồng vào nhau trở nên rõ ràng. Những kết cấu đó không phải là thứ mà hầu hết các nhà khoa học đã dành nhiều năm chuẩn bị cho sứ mệnh mong đợi.

Sau đó, các nhà khoa học theo dõi trên một video khi hai quang phổ kế xe thám hiểm tiết lộ tính chất hóa học của các kết cấu dạng lưới đó. Các hình dạng có thể nhìn thấy cùng với các thành phần hóa học cho thấy loại đá này, được đặt tên là Rochette, có nguồn gốc từ núi lửa. Nó không được tạo thành từ các lớp đất sét và phù sa thường thấy ở lòng hồ trước đây.

Có biệt danh là Percy, chiếc xe thám hiểm đã đến miệng núi lửa Jezero hai năm trước , vào ngày 18 tháng 2 năm 2021, cùng với chiếc trực thăng phụ của nó, Ingenuity. Tàu vũ trụ phức tạp nhất để khám phá bề mặt sao Hỏa, Percy được xây dựng dựa trên hoạt động của xe tự hành Curiosity, đã có mặt trên sao Hỏa từ năm 2012, hai xe tự hành Spirit và Opportunity, xe tự hành Sojourner và các tàu đổ bộ khác.

Nhưng mục đích chính của Perseverance thì khác. Trong khi các xe tự hành trước đó tập trung vào địa chất sao Hỏa và tìm hiểu môi trường của hành tinh, thì Percy đang tìm kiếm các dấu hiệu của kiếp trước. Jezero đã được chọn cho sứ mệnh sao Hỏa 2020 vì nó xuất hiện từ quỹ đạo là một môi trường hồ trước đây nơi vi khuẩn có thể phát triển mạnh và vùng đồng bằng rộng lớn của nó có thể sẽ lưu giữ bất kỳ dấu hiệu nào của chúng. Khoan, cạo và thu thập các mảnh của Hành tinh Đỏ, người tự hành đang sử dụng bảy công cụ khoa học của mình để phân tích các mảnh vụn để tìm bất kỳ dấu hiệu nào của sự sống cổ đại. Nó cũng đang thu thập các mẫu để trở về Trái đất.

Sau khi hạ cánh xuống Hành tinh Đỏ, Perseverance đã kiểm tra các chuyển động và dụng cụ của nó trong vài tháng trước khi khám phá đáy miệng núi lửa Jezero. Sau đó, Percy đã hành trình đến vùng đồng bằng, đến nơi vào tháng 4 năm 2022. Xe thám hiểm đã khám phá mặt trận châu thổ cho đến tháng 12, trước khi cẩn thận đặt các mẫu lên bề mặt. Tiếp theo, nó hướng đến đỉnh của đồng bằng.

Hành trình của Percy

HRSC: ESA, DLR, FU-BERLIN, CC BY-SA 3.0 IGO ; CTX: JPL-CALTECH/NASA, MSSS; HIRISE: JPL-CALTECH/NASA, UNIV. CỦA ARIZONA; BỘ DỮ LIỆU HIRISE: FERGASON VÀ AL 2020

1. Địa điểm hạ cánh Perseverance
2. Địa điểm khoan đầu tiên
3. Sự mài mòn của đá Rochette
4. Kiên trì tiến về châu thổ
5. Sự kiên trì đến mặt trận châu thổ
6. Chiến dịch mặt trận châu thổ bắt đầu
7. Vị trí kiên trì kể từ đầu tháng 2 năm 2023

Kể từ khi hạ cánh, “chúng tôi đã có thể bắt đầu tập hợp câu chuyện về những gì đã xảy ra ở Jezero, và nó khá phức tạp,” Briony Horgan, một nhà khoa học hành tinh tại Đại học Purdue ở West Lafayette, Ind., người giúp lên kế hoạch cho ngày của Percy, cho biết. - hoạt động hàng ngày và lâu dài.

Đá núi lửa chỉ là một trong những điều ngạc nhiên mà xe thám hiểm đã phát hiện ra . Hàng trăm nhà nghiên cứu đang tìm kiếm dữ liệu mà Perseverance đã gửi lại cho đến nay đã có một số manh mối về cách miệng núi lửa phát triển theo thời gian. Lưu vực này đã chứng kiến ​​​​dung nham chảy, ít nhất một hồ có lẽ đã tồn tại hàng chục nghìn năm, chảy qua những dòng sông tạo ra một vùng đồng bằng cát và bùn và lũ lụt lớn đã mang đá từ những nơi xa xôi đến.

Jezero có một quá khứ năng động hơn những gì các nhà khoa học dự đoán. Sự biến động đó đã làm chậm quá trình tìm kiếm đá trầm tích, nhưng nó cũng chỉ ra những hốc tường mới nơi sự sống cổ đại có thể đã tồn tại.

Horgan cho biết, sự kiên trì đã tạo ra các vật liệu chứa carbon - nền tảng của sự sống trên Trái đất - trong mọi mẫu mà nó đã mài mòn. “Chúng tôi đang thấy điều đó ở khắp mọi nơi.” Và xe tự hành vẫn còn nhiều điều để khám phá.

Trên nền của miệng núi lửa Jezero (hiển thị vào ngày 28 tháng 7 năm 2021), Perseverance đã tìm thấy những viên đá có bản chất là núi lửa, không phải đá trầm tích mà các nhà khoa học mong đợi từ lòng hồ khô.JPL-CALTECH/NASA, ASU, MSSS

Perseverance tìm thấy những tảng đá bất ngờ

Jezero là một miệng hố va chạm nông có đường kính khoảng 45 km ở phía bắc đường xích đạo của hành tinh. Miệng núi lửa hình thành vào khoảng từ 3,7 tỷ đến 4,1 tỷ năm trước, trong một tỷ năm đầu tiên của hệ mặt trời. Nó nằm trong một lưu vực tác động cũ hơn và lớn hơn nhiều được gọi là Isidis. Tại đường cong phía tây của Jezero, một lòng sông cổ xưa được khắc chìm nhường chỗ cho một vùng đồng bằng hình quạt khô cạn trên nền miệng núi lửa.

Nhà sinh vật học vũ trụ Ken Williford thuộc Viện Khoa học Không gian Blue Marble ở Seattle cho biết vùng đồng bằng đó “giống như biển chỉ dẫn nhấp nháy này có thể nhìn thấy rất đẹp từ quỹ đạo cho chúng ta biết có một vùng nước đứng ở đây.

Kiên đáp xuống nền miệng núi lửa cách mặt tiền châu thổ chừng hai cây số. Các nhà khoa học nghĩ rằng họ sẽ tìm thấy các lớp đất và cát nén chặt ở đó, dưới đáy của cái mà họ gọi là Hồ Jezero. Nhà địa chất học hành tinh Kathryn Stack Morgan thuộc Phòng thí nghiệm Động cơ phản lực của NASA ở Pasadena, California cho biết, nhưng cảnh quan ngay lập tức trông khác so với dự kiến. Stack Morgan là phó nhà khoa học của dự án Perseverance.

Hình ảnh cận cảnh của một tảng đá bị mài mòn từ sàn miệng núi lửa Jezero cho thấy một cấu trúc tinh thể khác biệt.JPL-CALTECH/NASA, MSSS

Trong vài tháng đầu tiên sau khi hạ cánh, nhóm sứ mệnh Mars 2020 đã kiểm tra các chuyển động và dụng cụ của xe tự hành một cách chậm rãi và cẩn thận. Nhưng từ lần khoan khoa học thực sự đầu tiên gần địa điểm hạ cánh, các nhà nghiên cứu trên Trái đất đã nhận ra những gì họ đã tìm thấy. Kết cấu của đá, Stack Morgan nói, là “kết cấu đá lửa núi lửa trong sách giáo khoa.” Nó trông giống như dòng dung nham núi lửa.

Trong sáu tháng tiếp theo, một số tảng đá khác trên sàn miệng núi lửa đã tiết lộ kết cấu đá lửa. Một số loại đá thú vị nhất, bao gồm Rochette, cho thấy các tinh thể olivine trong suốt . Abigail Allwood của Phòng thí nghiệm Sức đẩy Phản lực cho biết: “Vải tinh thể rõ ràng được làm mát từ sự tan chảy chứ không phải từ các hạt được vận chuyển,” giống như trường hợp nó là một mẫu trầm tích. Cô ấy điều khiển thiết bị PIXL của xe tự hành, sử dụng chùm tia X để xác định thành phần của từng mẫu.

Các nhà khoa học của sứ mệnh hiện cho rằng đáy miệng núi lửa chứa đầy đá lửa từ hai sự kiện riêng biệt — cả hai đều sau khi miệng núi lửa được tạo ra, tức là gần đây hơn so với khung thời gian 3,7 tỷ đến 4,1 tỷ năm trước. Trong một trường hợp, magma từ sâu bên trong hành tinh bị đẩy lên bề mặt, nguội đi và đông đặc lại, sau đó lộ ra do xói mòn. Mặt khác, dòng dung nham nhỏ hơn chảy trên bề mặt.

Tìm kiếm dấu hiệu của sự sống cổ xưa

Quang phổ tia X của một tảng đá bị mài mòn từ sàn miệng núi lửa Jezero cung cấp manh mối về thành phần hóa học của đá. Những dữ liệu này và các dữ liệu khác có thể giúp các nhà khoa học tìm kiếm sự sống cổ đại.

JPL-CALTECH/NASA

Một thời gian sau những sự kiện này, nước chảy từ vùng cao nguyên gần đó vào miệng núi lửa để tạo thành một hồ nước sâu hàng chục mét và tồn tại ít nhất hàng chục nghìn năm, theo một số thành viên trong nhóm. Các công cụ của Percy đã tiết lộ cách mà nước làm thay đổi đá lửa : Ví dụ, các nhà khoa học đã tìm thấy sunfat và các khoáng chất khác cần nước để hình thành, và họ đã nhìn thấy những hố trống trong các vết nứt của đá, nơi nước sẽ cuốn trôi vật chất. Khi nước đó chảy xuống sông vào hồ, nó lắng đọng phù sa và bùn, tạo thành đồng bằng châu thổ. Lũ lụt đã mang đến những tảng đá rộng 1,5 mét từ địa hình xa xôi đó. Tất cả những sự kiện này xảy ra trước khi hồ khô cạn, có thể đã xảy ra khoảng 3 tỷ năm trước.

Các mẫu lõi, mà Perseverance đang thu thập và lưu trữ trên tàu để cuối cùng quay trở lại Trái đất, có thể cung cấp ngày tháng khi đá lửa hình thành, cũng như khi bề mặt sao Hỏa trở nên khô cằn. Trong khoảng thời gian giữa, Hồ Jezero và các môi trường ẩm ướt khác có thể đủ ổn định để vi sinh vật bắt đầu và tồn tại.

Stack Morgan nói: “Việc xác định thang thời gian địa chất có tầm quan trọng đặc biệt đối với chúng tôi để hiểu sao Hỏa là một thế giới có thể ở được. “Và chúng tôi không thể làm điều đó nếu không có mẫu cho đến nay.”

Khoảng một năm sau khi hạ cánh trên sao Hỏa, Perseverance đã lăn vài km qua đáy miệng núi lửa đến mặt trận đồng bằng - nơi nó gặp phải một địa chất rất khác.

Châu thổ có thể có dấu hiệu của cuộc sống cổ đại

Đồng bằng đánh dấu những vùng nước đứng vững, lâu dài — những địa điểm ổn định có thể hỗ trợ sự sống. Ngoài ra, khi đồng bằng phát triển theo thời gian, nó giữ lại và bảo quản chất hữu cơ.

Cát và phù sa lắng đọng nơi một con sông đổ vào hồ được xếp lớp thành vật liệu trầm tích, tạo nên một đồng bằng hình quạt. Nhà địa chất học sao Hỏa Eva Scheller của MIT, một nhà nghiên cứu của nhóm Percy, cho biết: “Nếu bạn có bất kỳ vật liệu sinh học nào bị mắc kẹt giữa lớp trầm tích đó, thì nó sẽ bị chôn vùi rất nhanh. “Nó tạo ra môi trường rất, rất tốt để bảo quản các chất hữu cơ.”

Trong khi khám phá mặt trước châu thổ từ tháng 4 năm 2022 đến tháng 12 năm 2022, Perseverance đã tìm thấy một số đá trầm tích mà nó có sau đó.

Đá trầm tích làm từ các lớp cát và phù sa xuất hiện ở khu vực phía trước châu thổ (hiển thị vào ngày 16 tháng 4 năm 2022), mà Perseverance đã khám phá từ tháng 4 năm ngoái.JPL-CALTECH/NASA, ASU

Một số thiết bị của tàu thám hiểm phóng to kết cấu và hình dạng của đá, trong khi các thiết bị khác thu thập thông tin quang phổ chi tiết, tiết lộ các nguyên tố có trong những loại đá đó. Bằng cách kết hợp dữ liệu, các nhà nghiên cứu có thể ghép các loại đá được tạo thành từ đâu và quá trình nào có thể đã thay đổi chúng qua các thời đại. Chính chất hóa học này có thể tiết lộ các dấu hiệu của sự sống trên sao Hỏa cổ đại - chữ ký sinh học. Các nhà khoa học vẫn đang trong giai đoạn đầu của những phân tích này.

Allwood nói rằng sẽ không có một dấu hiệu rõ ràng nào về sự sống. Thay vào đó, xe tự hành nhiều khả năng sẽ tiết lộ “một tập hợp các đặc điểm”, với bằng chứng dần hình thành rằng sự sống đã từng tồn tại ở đó.

Các đặc điểm hóa học gợi ý về sự sống rất có thể ẩn trong đá trầm tích, giống như những thứ mà Perseverance đã nghiên cứu ở mặt trước châu thổ. Đặc biệt thú vị là những tảng đá có bùn cực kỳ mịn. Horgan nói, những trầm tích bùn như vậy là nơi — ít nhất là ở các đồng bằng châu thổ trên Trái đất — chất hữu cơ tập trung. Tuy nhiên, cho đến nay, người thám hiểm vẫn chưa tìm thấy những vật liệu bùn đó.

Nhưng các loại đá trầm tích được nghiên cứu đã tiết lộ cacbonat, sunfat và muối bất ngờ - tất cả các vật liệu cho thấy sự tương tác với nước và quan trọng đối với sự sống như chúng ta biết. Horgan cho biết Percy đã tìm thấy vật chất dựa trên carbon trong mọi loại đá mà nó đã mài mòn.

“Chúng tôi đã có một số kết quả thực sự thú vị mà chúng tôi rất vui mừng được chia sẻ với cộng đồng,” Horgan nói về việc khám phá mặt trận châu thổ. Một số chi tiết đó có thể được tiết lộ vào tháng 3 tại Hội nghị Khoa học Mặt trăng và Hành tinh.

Perseverance để lại mẫu mực cho một nhiệm vụ trong tương lai

Tính đến đầu tháng 2, Perseverance đã thu thập được 18 mẫu , bao gồm các mảnh vụn của sao Hỏa và lõi từ đá, đồng thời lưu trữ chúng trên tàu trong các viên nang kín để cuối cùng quay trở lại Trái đất. Các mẫu đến từ sàn miệng núi lửa, đá phía trước châu thổ và thậm chí cả bầu khí quyển mỏng của sao Hỏa.

Trong những tuần cuối cùng của năm 2022 và những tuần đầu tiên của năm 2023, chiếc xe tự hành đã thả — hay đúng hơn là cẩn thận đặt xuống — một nửa số mẫu đã thu thập được, cũng như một ống sẽ tiết lộ xem các mẫu có chứa bất kỳ chất gây ô nhiễm nào trên trái đất hay không. Những mảnh sao Hỏa bị bắt này hiện đang nằm ở phía trước của đồng bằng, tại một địa điểm được xác định trước gọi là vùng Three Forks.

Perseverance đã gửi một bộ nhớ cache các mẫu trong khu vực Three Forks vào tháng 12 và tháng 1. Nếu xe tự hành không thể hoạt động khi một nhiệm vụ trong tương lai đến Sao Hỏa, thì các mẫu vẫn có thể được thu thập và đưa trở lại Trái đất.JPL-CALTECH/NASA, MSSS

Nếu Perseverance không hoạt động đủ tốt để bàn giao các mẫu trên tàu khi tàu vũ trụ trả lại mẫu trong tương lai đến, sứ mệnh đó sẽ thu thập các mẫu này từ địa điểm thả để mang về Trái đất.

Các nhà nghiên cứu hiện đang làm việc trên các thiết kế cho một sứ mệnh sao Hỏa chung giữa NASA và Cơ quan Vũ trụ Châu Âu có thể lấy các mẫu. Ra mắt vào cuối những năm 2020, nó sẽ hạ cánh gần tàu thám hiểm Perseverance. Percy sẽ chuyển các mẫu vào một tên lửa nhỏ để phóng từ sao Hỏa và quay trở lại Trái đất vào những năm 2030. Sau đó, các thử nghiệm trong phòng thí nghiệm có thể xác nhận những gì Perseverance đã khám phá và khám phá thêm nhiều điều nữa.

Trong khi đó, Percy đang leo lên vùng đồng bằng để khám phá đỉnh của nó, nơi vẫn có thể tìm thấy đá trầm tích bùn. Mục tiêu tiếp theo là rìa của cái hồ từng là một vùng nước nông từ lâu. Đây là địa điểm Williford hào hứng nhất. Ông nói , phần lớn những gì chúng ta biết về lịch sử phát triển của sự sống trên Trái đất đến từ các môi trường có nước nông . Ông nói: “Đó là nơi các hệ sinh thái dưới nước thực sự phong phú bắt đầu hình thành. “Có quá nhiều thứ đang diễn ra ở đó về mặt hóa học.”

Perseverance đáp xuống sao Hỏa vào tháng 2 năm 2021. Tính đến đầu tháng 2 năm nay, tàu thám hiểm đã thu thập được 18 mẫu — và ký gửi một nửa cho khả năng quay trở lại Trái đất trong tương lai.