Các nhà khoa học tin rằng, bên dưới lớp vỏ dày và băng giá, Mặt trăng Europa của sao Mộc và Mặt trăng Titan và Enceladus của sao Thổ có khả năng là nơi chứa các đại dương.
Trên Trái đất, các đại dương đầy ắp sự sống. Tuy nhiên, liệu kịch bản tương tự có thể xảy ra với những mặt trăng băng giá này không? Các nhiệm vụ trong tương lai có thể tiết lộ liệu những thế giới đại dương có thể trở thành nơi để sinh sống được không.
Nếu vậy, loại sự sống nào có thể tồn tại bên dưới lớp băng? Khám phá địa hình đầy thử thách cũng như các đại dương có thể đòi hỏi công nghệ có vẻ giống khoa học viễn tưởng hơn. Dưới đây là một số khái niệm mà các chuyên gia đang khám phá tại Phòng thí nghiệm Sức đẩy Phản lực (JPL) của NASA ở Pasadena, California. Một ngày nào đó, những công nghệ này có thể trở thành sứ mệnh lặn dưới lớp băng ở các thế giới ngoài hành tinh.
Robot phản lực hơi nước
Người ta biết rất ít về địa hình đóng băng bao phủ Europa và Enceladus. Vì vậy, bất kỳ nhiệm vụ nào khám phá bề mặt của những thế giới này đều có thể đối mặt với những địa hình nguy hiểm.
Tuy nhiên, SPARROW - robot phản lực hơi nước dùng để khám phá các đại dương, có thể vượt qua mọi mối nguy hiểm. “Địa hình trên Europa có khả năng rất phức tạp”, Gareth Meirion -Griffith - nhà nghiên cứu robot JPL và trưởng nhóm nghiên cứu về khái niệm này, cho biết trong một tuyên bố.
Theo nhà nghiên cứu này, địa hình có thể xốp, lỗ chỗ, hoặc gồ ghề cao hàng mét. Những chướng ngại vật này ngăn cản hầu hết các robot trên đường đi. Tuy nhiên, SPARROW hoàn toàn có thể vượt qua mọi địa hình khắc nghiệt. SPARROW bao gồm một tàu đổ bộ và robot có kích thước bằng quả bóng, chứa các dụng cụ cũng như bộ đẩy.
Thay vì dựa vào nhiên liệu, SPARROW sẽ sử dụng hơi nước được tạo ra từ băng tan. Trọng lực thấp trên các thế giới đại dương sẽ cho phép công cụ này và các động cơ đẩy chạy bằng hơi nước bay xa hàng dặm. Tàu đổ bộ sẽ thu thập và làm tan băng.
Sau đó, nạp nước vào SPARROW. Động cơ của robot có thể làm ấm nước để tạo ra hơi nước. Các thiết bị trên tàu SPARROW có thể được sử dụng để thu thập mẫu. Sau đó, mẫu có thể được phân tích trên tàu đổ bộ. Theo các nhà khoa học, việc sử dụng nhiều SPARROW có thể sẽ mang lại hiệu quả tốt hơn một.
Xe tự hành dưới nước
Từ năm 1997, các nhà khoa học đã sử dụng tàu lặn để nghiên cứu sao Hỏa. Đồng thời, khám phá ra những chi tiết hấp dẫn về khả năng sinh sống của Hành tinh Đỏ trong quá khứ. Buoyant Rover hay BRUIE, sẽ hoạt động theo cách tương tự bên trong một đại dương trên Enceladus hoặc Europa, thay vì ở đất liền. BRUIE là nguyên mẫu xe tự hành dưới nước của JPL.
Nguyên mẫu bắt đầu được thử nghiệm dưới nước vào năm 2012. Nguyên mẫu BRUIE dài khoảng 3 feet (1 mét) và có hai bánh xe để giúp lộn ngược dọc theo băng. Hình ảnh và dữ liệu được thu thập bởi tàu lặn nổi sẽ cho phép các nhà khoa học nghiên cứu “giao diện băng - nước”.
“Chúng tôi nhận thấy, sự sống thường tồn tại ở các giao diện, cả đáy biển và lớp trên cùng của nước băng. Hầu hết, các tàu lặn đều có một thời gian gặp thử thách khi tìm hiểu khu vực này. Bởi, các dòng hải lưu có thể khiến chúng bị va chạm”, ông Andy Klesh - kỹ sư chính cho biết.
Tuy nhiên, theo ông Klesh, BRUIE sử dụng lực nổi để duy trì neo vào băng. Ngoài ra, nó có thể tắt nguồn một cách an toàn, chỉ bật khi cần sử dụng. Vì vậy, công cụ này có thể dành hàng tháng để quan sát bên dưới môi trường băng.
Các kỹ sư tại JPL đã đưa thiết bị này vào những môi trường ở Trái đất, nhưng tương tự Bắc Cực, Alaska và Nam Cực. Ông Kevin Hand - nhà khoa học chính của JPL cho dự án BRUIE - chia sẻ: “Các lớp vỏ băng bao phủ những đại dương xa xôi này đóng vai trò như một cửa sổ dẫn vào đại dương bên dưới.
Hóa học của băng có thể giúp nuôi sự sống bên trong các đại dương đó. Trên Trái đất, lớp băng bao phủ các đại dương ở hai cực của chúng ta đóng một vai trò tương tự. Nhóm của chúng tôi đặc biệt quan tâm đến những gì đang xảy ra khi nước gặp băng”.
Robot xuyên qua băng
Một cách tiếp cận khác là đưa các robot có kích thước bằng điện thoại di động vào trong một tàu thăm dò gọi là cryobot (robot có thể xuyên qua băng nước). Tàu thăm dò này có thể xuyên qua lớp vỏ băng trên Europa và Enceladus. Khi ở dưới nước, “đội bơi lội tí hon” này có thể tự do khám phá đại dương.
Cảm biến với thiết bị bơi siêu nhỏ độc lập, hay còn gọi là SWIM, đã nhận được khoản tài trợ 600.000 USD trong giai đoạn hai chương trình Innovative Advanced Concepts của NASA. Chương trình này sẽ cho phép thử nghiệm các nguyên mẫu.
“Với một bầy robot nhỏ bơi lội, chúng ta có thể khám phá nhiều vùng đại dương và cải thiện các phép đo của mình. Cụ thể, chúng ta sẽ dùng nhiều robot để thu thập dữ liệu trong cùng một khu vực”, ông Ethan Schaler - kỹ sư cơ khí chế tạo robot tại JPL, chia sẻ.
Mỗi robot sẽ dài khoảng 5 inch (12,7 cm). Khoảng 40 robot có thể nằm gọn trong một phần của một cryobot với đường kính 10 inch (25,4 cm). Cryobot vẫn sẽ dành không gian cho các dụng cụ khoa học trong tàu thăm dò.
Mỗi robot bơi sẽ có động cơ riêng, máy tính và siêu âm liên lạc, cũng như các cảm biến có thể ghi lại nhiệt độ, áp suất, độ axit và độ mặn. Trong giai đoạn sau, các kỹ sư sẽ bổ sung cảm biến hóa học vào robot. Nhờ đó, giúp chúng tìm kiếm các dấu hiệu của sự sống.
Các tàu quỹ đạo như Europa Clipper của NASA và tàu vũ trụ Jupiter Icy Moons Explorer của Cơ quan Vũ trụ châu Âu sẽ bay qua Europa trong thập kỷ này. Trong khi đó, một máy bay không người lái có tên Dragonfly của NASA sẽ được phóng vào năm 2027 để đến Titan vào những năm 2030. Các nhà khoa học đã khuyến nghị gửi sứ mệnh Orbilander đến Enceladus. Sứ mệnh này sẽ quay quanh và hạ cánh trên Mặt trăng nhỏ bé của sao Thổ vào những năm 2050.
