Cơ quan Hàng không Vũ trụ Hoa Kỳ (NASA) dự kiến sẽ thực hiện chuyến phóng tàu vũ trụ có người lên Sao Hỏa sớm nhất vào năm 2035, trong khi tỷ phú Elon Musk của SpaceX đặt ra tham vọng cao hơn, đưa con người lên Hành tinh Đỏ vào năm 2032 và thậm chí xây dựng các khu định cư trên Sao Hỏa. Để thực hiện các mục tiêu đó, thì câu hỏi lớn nhất là liệu Hành tinh Đỏ có thể sống được không, và liệu đã từng có dấu hiệu sự sống trên một hành tinh cách xa Trái Đất đến hơn 400 triệu km? Nhiều nỗ lực đã được thực hiện để tìm kiếm câu trả lời, và sứ mệnh Mars 2020 với xe thám hiểm tự hành Perseverance đã có nhiều phát hiện lý thú về mặt khoa học.

Sứ mệnh Sao Hỏa 2020 (Mars 2020) với xe thám hiểm tự hành Perseverance được phóng vào ngày 30-7-2020 và đáp xuống bề mặt Sao Hỏa ngày 18-2-2021, tức là mất hơn 6,5 tháng cho một chuyến đi được đặt nhiều kỳ vọng, đó là tìm kiếm dấu hiệu của sự sống vi sinh cổ đại trên hành tinh này. Hiện nay, xe thám hiểm tự hành đang thu thập các mẫu lõi từ đá và lớp đá tạp (regolith) bề mặt trên sao Hỏa, để trong tương lai có thể đưa chúng về Trái Đất để nghiên cứu chi tiết.

Perseverance, cái tên mang nghĩa là sự kiên trì, đã thật sự kiên trì và quả cảm vượt qua rất nhiều chướng ngại trong sứ mệnh khoa học đặc biệt này. Các nhà khoa học NASA trong các bài viết của mình đã cung cấp một bức tranh tổng thể, điểm qua các dấu mốc lớn của Perseverance, từ quá trình chuẩn bị điểm hạ cánh cho sứ mệnh cho đến cuộc chinh phục bề mặt Sao Hỏa của xe tự hành này.

Địa điểm hạ cánh: Miệng hố Jezero

NASA đã chọn miệng hố Jezero làm địa điểm hạ cánh cho xe tự hành Perseverance. Các nhà khoa học tin rằng khu vực này từng bị ngập nước và là nơi tồn tại một đồng bằng sông cổ đại. Quá trình lựa chọn địa điểm hạ cánh là sự phối hợp giữa các thành viên của nhóm nhiệm vụ và các nhà khoa học từ khắp nơi trên thế giới, những người đã xem xét kỹ lưỡng hơn 60 địa điểm tiềm năng trên Hành tinh Đỏ. Sau quá trình nghiên cứu kéo dài năm năm với từng địa điểm có đặc điểm và sức hấp dẫn riêng, Jezero đã được lựa chọn.

Miệng hố Jezero có đường kính 45 km và nằm ở rìa phía tây của một vùng đồng bằng bằng phẳng có tên là Isidis Planitia, nằm ngay phía bắc đường xích đạo sao Hỏa. Địa điểm hạ cánh cách khu vực hạ cánh của tàu Curiosity trước đây tại miệng hố Gale khoảng 3.700 km.

Miệng hố Jezero cho thấy câu chuyện về lịch sử ẩm ướt đầy biến động của sao Hỏa. Hơn 3,5 tỷ năm trước, các dòng sông đã tràn qua bờ miệng hố và tạo thành một hồ nước. Các nhà khoa học, qua các bức ảnh từ xe tự hành, tìm thấy bằng chứng cho thấy nước đã mang theo các khoáng chất sét từ khu vực xung quanh vào hồ bên trong miệng hố.

Có khả năng, sự sống vi sinh vật đã từng tồn tại ở Jezero trong một hoặc nhiều giai đoạn ẩm ướt này. Nếu vậy, dấu vết của chúng có thể được tìm thấy trong các lớp trầm tích ở đáy hồ hoặc dọc theo bờ hồ. Các nhà khoa học sẽ nghiên cứu cách khu vực này hình thành và thay đổi, tìm kiếm dấu hiệu của sự sống trong quá khứ, đồng thời thu thập mẫu đá và đất sao Hỏa với những dấu hiệu này.

Thành quả từ sự kiên trì trong khoa học

Đội ngũ Sứ mệnh Mars 2020 đã thực sự hiện thân cho tinh thần của cái tên này: sự kiên trì, từ việc cùng nhau phóng xe tự hành Perseverance trong bối cảnh đại dịch toàn cầu, đến việc vượt qua những tác động của các trận cháy rừng gần đây ở California. Trong tháng qua, các thành viên của “gia đình” Perseverance tại Phòng Thí nghiệm Sức đẩy Phản lực của NASA và Viện Công nghệ California đã phải đối mặt với nhiều thử thách do những trận cháy rừng này.

Tình hình trên sao Hỏa diễn ra có phần chậm lại khi Perseverance kiên nhẫn chờ đợi những người bạn trên Trái Đất phục hồi sau giai đoạn khó khăn. Hoạt động bình thường đã được tiếp tục cuối tháng 1-2025. Khoảng thời gian yên tĩnh này đã giúp xe tự hành có cơ hội nhìn lại những thành tựu mà sứ mệnh Mars 2020 đạt được kể từ khi hạ cánh xuống miệng hố Jezero. Những thành tựu này bao gồm phát hiện đá núi lửa, lấy mẫu từ các lớp trầm tích hồ cổ đại và nghiên cứu các loại đá có thể chứa dấu hiệu sinh học.

Rover Perseverance của NASA trên Sao Hỏa đã chụp lại hình ảnh dấu vết bánh xe của mình từ phía sau khi đang băng qua vành miệng hố, như một dấu ấn về quãng đường mà nó đã đi kể từ khi hạ cánh vào ngày 18 tháng 2 năm 2021. Perseverance đã ghi lại hình ảnh này bằng camera nằm trên đỉnh cột trụ của xe — vào ngày thứ 1.377 trên Sao Hỏa. Ảnh: NASA

Hành trình khám phá vành miệng hố Jezero tiếp tục mang đến những trải nghiệm đầy hứng khởi khi tàu tiến vào những vùng đất chưa từng được khám phá trên sao Hỏa. Việc nghiên cứu khu vực vành miệng hố sẽ liên quan đến việc phân tích nhiều loại đá hấp dẫn nhằm hiểu rõ hơn về lịch sử địa chất của sao Hỏa cũng như khả năng từng tồn tại sự sống trong quá khứ.

Perseverance đã tiếp cận Đồi Witch Hazel, một khu vực đầy tiềm năng vì có thể chứa những lớp đá lộ thiên cổ nhất trên sao Hỏa. Tại đây, xe tự hành sử dụng nhiều kỹ thuật phân tích khác nhau để khám phá các tầng đá. Đây có thể là cơ hội để nghiên cứu những loại đá cổ đại đã bị bật lên và lộ ra trong quá trình va chạm tạo nên miệng hố Jezero. Những tảng đá này có thể tiết lộ những thông tin quan trọng về khí hậu cổ đại của sao Hỏa cũng như sự hình thành lớp vỏ nguyên thủy của hành tinh này.

Trong quá trình nghiên cứu vành miệng hố, Perseverance sẽ tiếp tục bổ sung vào bộ sưu tập đá ngoài hành tinh của mình. Mỗi tảng đá kể một câu chuyện về quá khứ, giúp các nhà khoa học hiểu rõ hơn về việc liệu khu vực đó từng có nước, núi lửa gần đó, hay thậm chí là khả năng tồn tại sự sống vi sinh vật.

Tại vành miệng hố, Perseverance đang tìm kiếm các loại đá hơn 4 tỷ năm tuổi—một điều đặc biệt vì hầu hết các vật liệu cổ đại như vậy trên Trái Đất đã bị biến đổi hoặc phá hủy do quá trình kiến tạo mảng các lục địa. Xe thám hiểm cũng quan tâm đến việc thu thập mẫu từ các hệ thống thủy nhiệt hoặc các khu vực bị nóng chảy do tác động va chạm.

Một số phát hiện lý thú

Trong một bài viết mới đây, Roger C. Wiens, nhà điều tra chính của thiết bị SuperCam gắn trên xe tự hành, mô tả cảnh quan khu vực mà Perseverance vượt qua.

Cảnh quan không ngừng thay đổi suốt năm tháng qua khi Perseverance lần đầu tiên rời khỏi Neretva Vallis, đi qua “Dox Castle” và “Pico Turquino”, sau đó dừng chân tại “Faraway Rock” vào ngày Sao Hỏa thứ 1282 để ghi lại toàn cảnh đáy miệng hố. Nhiều đỉnh núi hơn ở vành miệng hố đã xuất hiện trong tầm nhìn.

Khi Perseverance lên đến đỉnh “Lookout Hill,” cao hơn 800 mét so với điểm thấp nhất trên hành trình, ống kính lần đầu tiên nhìn ra ngoài vành miệng hố, hướng đến vùng không gian bao la chưa được khám phá của Nili Planum trên sao Hỏa. Từ đây, có thể thấy phần thượng lưu của Neretva Vallis và vị trí của hai khu vực từng được xem xét làm điểm hạ cánh cho Perseverance.

Trong các chuyến khám phá Sao Hỏa của các xe tự hành trước đây như Curiosity và Spirit cùng Opportunity, chưa từng có một xe tự hành nào rời khỏi một miệng hố khổng lồ như Jezero để nhìn thấy một “lục địa” hoàn toàn mới trước mắt. Điều này đặc biệt thú vị vì đây có thể là một trong những bề mặt cổ đại nhất còn tồn tại trên Hành tinh Đỏ.

Khi xe tự hành đạt đến đỉnh cao, ống kính Mastcam-Z đã chụp một bức ảnh lớn trông giống như tranh khảm, và các thành viên trong nhóm đang hào hứng xem xét từng hình ảnh, phân tích những đặc điểm địa chất mới. Với hệ thống camera mạnh mẽ của Perseverance, các nhà khoa học có thể nghiên cứu các đặc điểm địa chất nhỏ như tảng đá, bãi cát và cồn cát ở khoảng cách hơn 8 km, và các đặc điểm lớn như núi ở khoảng cách lên đến 60 km.

Trung tuần tháng 12-2024, Perseverance đang ở vùng Gros Morne, được đặt theo tên một công viên quốc gia tuyệt đẹp ở Newfoundland, Canada. Các mục tiêu khảo sát của các nhà khoa học được đặt tên theo các địa điểm và đặc điểm trong công viên này.

Sau đó, Perseverance đã di chuyển hơn 250 mét để tiến đến phần trên của Đồi Witch Hazel, một vị trí gọi là “South Arm.” Phần lớn hành trình leo lên vành miệng hố là trên địa hình cát, ít có đá để phân tích. Tuy nhiên, Đồi Witch Hazel có vẻ có nhiều đá lộ thiên hơn, và đội khoa học đang rất háo hức với cơ hội quan sát cũng như phân tích địa chất ngay dưới bánh xe của Perseverance.

Bức ảnh kiểu mosaic của SuperCam này được quan sát vào ngày thứ 1357 trên Sao Hỏa gần đỉnh vành miệng hố Jezero. Hình ảnh được xử lý bằng thuật toán Gaussian để tăng cường màu sắc. Ảnh: NASA

Sau đó, xe tự hành bắt đầu chiến dịch mới tại “Mill Brook,” một địa điểm được bao quanh bởi các tảng đá lát mịn và phủ đầy bụi, theo bài viết cập nhật đến ngày 4-2-2025. Tại đây, các nhà khoa học đã tiến hành một thí nghiệm độ nhám ma sát bề mặt tại “Steve’s Trail,” giúp các thiết bị quan sát từ xa thu thập dữ liệu phân tích bề mặt đá. SuperCam đã sử dụng thiết bị để nghiên cứu “Bad Weather Pond,” trong khi Mastcam-Z chụp ảnh toàn bộ khu vực làm việc. Những quan sát này cung cấp dữ liệu vô giá về thành phần, kết cấu và khả năng biến đổi của các tảng đá.

Sau khi hoàn tất công việc tại Mill Brook — bao gồm cả quét đa phổ ZCAM tại “Berry Hill” — Perseverance đã di chuyển 140 mét đến “Blue Hill” tại “Shallow Bay,” một địa điểm có giá trị khoa học lớn. Những tảng đá tại đây chứa nhiều pyroxene (đá huy thạch) ít canxi, khiến chúng trở thành một trong những mục tiêu thu thập mẫu thú vị nhất từ trước đến nay của nhiệm vụ.

Tầm quan trọng của Blue Hill không chỉ giới hạn ở vị trí này. Thành phần giàu pyroxene của khu vực gợi ý về một sự liên kết tiềm năng với một núi đá lớn hơn. Vì đây có thể là khu vực duy nhất trong lộ trình có sự lộ ra của loại vật liệu này, nhóm khoa học đã ưu tiên thu thập mẫu từ lớp đá có niên đại Noachian, một cánh cửa hiếm hoi dẫn đến quá khứ xa xưa của sao Hỏa, kéo dài từ khoảng 4,1 đến 3,7 tỷ năm trước.

Perseverance đã thành công khoan và niêm phong một mẫu đá dài 2,9 cm từ Blue Hill, chính thức đặt tên là “Silver Mountain.” Đây là mẫu đá (outcrop) đầu tiên từ tầng địa chất có niên đại Noachian mà xe tự hành thu thập được, đánh dấu một cột mốc quan trọng trong nhiệm vụ khám phá lịch sử địa chất của miệng hố Jezero. Vì Shallow Bay-Shoal Brook là địa điểm duy nhất trên lộ trình mà đơn vị pyroxene ít canxi này được xác định từ quỹ đạo, mẫu vật này là một báu vật độc nhất vô nhị dành cho các phân tích trong tương lai của chương trình Đưa Mẫu Sao Hỏa về Trái Đất.

Bước vào Năm Con Rắn, thật trùng hợp khi những tảng đá chứa đá xà văn (serpentine-bearing rocks, là đá có vằn nhìn giống da rắn) lại trở thành trọng tâm nghiên cứu của các nhà khoa học. Những tảng đá này có thể tiết lộ các manh mối quan trọng về hoạt động của nước trong quá khứ và khả năng từng có sự sống, vì vậy chúng đã được đưa vào chiến lược khám phá.

Với mẫu huy thạch có niên đại Noachian đầu tiên và ưu tiên mới về các loại đá chứa serpentine, hành trình qua miệng hố Jezero chưa bao giờ thú vị hơn. Mỗi bước tiến — mỗi lần quét, mỗi chặng di chuyển, mỗi mẫu khoan — đều đưa các nhà khoa học đến gần hơn với việc hiểu rõ quá khứ phức tạp của sao Hỏa.

Một số điểm mốc trong năm 2024

Năm 2024 vừa qua là một năm thách đố đối với Perseverance, nhưng đội ngũ khoa học đã nỗ lực biến những khó khăn thành thành tựu (trials to triumphs), tiếp tục một năm đầy ấn tượng. Có rất nhiều điều để tôn vinh về năm vừa qua của Perseverance trên sao Hỏa, nhưng dưới đây là ba khoảnh khắc đáng nhớ nhất của sứ mệnh trong năm 2024, theo thứ tự thời gian.

1. Nắp SHERLOC mở ra

Vào đầu tháng 1, cơ chế nắp bảo vệ của thiết bị Quét Môi trường Khả sinh bằng Raman & Huỳnh quang để phát hiện hợp chất hữu cơ và hóa chất (Scanning Habitable Environments with Raman & Luminescence for Organics and Chemicals – SHERLOC)

SHERLOC ngừng phản hồi khi tàu cố gắng thu thập dữ liệu từ một vách đá thuộc khu vực Margin. Sau sáu tuần chẩn đoán, nhóm khoa học buộc phải tuyên bố SHERLOC ngừng hoạt động, và nhiều người lo rằng thiết bị này đã hỏng vĩnh viễn (met its end). Tuy nhiên, đến đầu tháng 3, nhóm đã tìm ra cách mở nắp ra một chút. Rồi bất ngờ, vào ngày sao Hỏa thứ 1077 (sol 1077), nắp SHERLOC di chuyển gần như hoàn toàn mở khi cánh tay robot của Perseverance hoạt động. Các nhà khoa học kinh ngạc khi nhìn thấy hình ảnh của nắp SHERLOC vào ngày sol 1079, cho họ niềm lạc quan rằng thiết bị có thể được phục hồi. Sau nhiều tháng lên kế hoạch điều chỉnh, SHERLOC đã chính thức trở lại hoạt động vào cuối tháng 6.

2. Dấu hiệu sinh học tiềm năng tại Cheyava Falls

Xe tự hành Perseverance đã chụp hình ảnh các “đốm báo” trên một tảng đá có biệt danh “Cheyava Falls” vào ngày 18 tháng 7 năm 2024, tức ngày thứ 1.212 trên sao Hỏa của sứ mệnh. Chạy dọc theo tảng đá là các mạch canxi sunfat lớn màu trắng. Xen giữa các mạch này là những dải vật chất có màu đỏ, cho thấy sự hiện diện của hematite—một trong những khoáng chất tạo nên sắc đỏ đặc trưng của sao Hỏa. Ảnh: NASA

Danh sách những khoảnh khắc nổi bật sẽ không thể trọn vẹn nếu không nhắc đến phát hiện quan trọng của Perseverance vào tháng 7 năm 2024—dấu hiệu sinh học tiềm năng dưới dạng các “đốm da báo” nhỏ hơn một milimet tại khu vực Cheyava Falls. Những đốm này hình thành do phản ứng hóa học bên trong đá, có viền tối và lõi sáng, đồng thời xuất hiện cùng carbon hữu cơ. Trên Trái Đất, những phản ứng tương tự thường được thúc đẩy hoặc liên quan đến vi sinh vật.

Dù chưa thể khẳng định chắc chắn rằng vi khuẩn có vai trò trong sự hình thành của các đốm da báo này trên sao Hỏa, nhưng câu hỏi này có thể sẽ được giải đáp khi các mẫu đá được đưa về Trái Đất. Trong thời gian chờ đợi, đây vẫn là một trong những mẫu đá hấp dẫn nhất từng được phát hiện trên Hành tinh Đỏ.

3. Đặt chân đến Witch Hazel Hill

Xe tự hành Perseverance của NASA trên sao Hỏa đã chụp hình ảnh này tại đỉnh đồi Witch Hazel, ghi lại các vách đá South Arm và Minnie Hill. Hình ảnh được chụp vào ngày 16 tháng 12 năm 2024 (sol 1359), vào lúc 13:26:38 theo giờ mặt trời trung bình địa phương. Ảnh: NASA

Để khép lại năm 2024 với một cột mốc quan trọng, vào giữa tháng 12, Perseverance đã đến đỉnh một dãy đá nằm ở rìa phía tây của miệng hố Jezero, được gọi là Witch Hazel Hill. Những lớp đá này có niên đại trước cả khi miệng hố Jezero hình thành, có khả năng là những tảng đá lâu đời nhất từng được phát hiện trên bề mặt sao Hỏa. Chúng có thể chứa thông tin về một giai đoạn trong lịch sử Hệ Mặt Trời mà Trái Đất không còn lưu giữ, đồng thời có thể hé lộ những manh mối quan trọng về lịch sử cổ đại và khả năng từng có sự sống trên sao Hỏa.

Như đã trình bày ở trên, Perseverance đang thực hiện bước tiếp theo trong hành trình khám phá Sao Hỏa, đặc biệt là tại những địa điểm trong miệng hố Jezero nơi từng có thể duy trì sự sống trong quá khứ xa xưa. Perseverance cũng đang nghiên cứu sự tiến hóa của khí hậu, bề mặt và cấu trúc bên trong của Sao Hỏa. Ngoài ra, xe tự hành này còn thử nghiệm các công nghệ phục vụ cho các sứ mệnh khám phá Sao Hỏa của con người trong tương lai.

Perseverance đang chuẩn bị cho các sứ mệnh thám hiểm Sao Hỏa của con người trong tương lai bằng cách thử nghiệm các công nghệ giúp duy trì sự hiện diện của con người trên hành tinh này. Các hạng mục này bao gồm: Trình diễn công nghệ khai thác tài nguyên tại chỗ (In-Situ Resource Utilization) nhằm sản xuất nhiên liệu đẩy và oxy tiêu thụ từ bầu khí quyển Sao Hỏa, phục vụ cho các sứ mệnh thám hiểm trong tương lai; Đặc tính hóa kích thước và hình dạng của bụi khí quyển để hiểu rõ tác động của nó đối với hoạt động của các hệ thống trên bề mặt và sức khỏe con người; Đo lường thời tiết trên bề mặt nhằm xác thực các mô hình khí quyển toàn cầu; Một bộ cảm biến kỹ thuật được tích hợp để thu thập dữ liệu về điều kiện khí động nhiệt, hệ thống bảo vệ nhiệt và các đặc tính hiệu suất khí động học của phương tiện khi đi vào khí quyển và hạ cánh trên Sao Hỏa.