Nhiệm vụ Dawn Dawn của NASA bị ràng buộc cho quỹ đạo xung quanh hai trong số các cơ quan lớn nhất trong vành đai tiểu hành tinh: Ceres và Vesta. Điểm dừng đầu tiên vào tháng 7 năm 2011.
Tín dụng hình ảnh: NASA / HST
Các mục tiêu chính của nhiệm vụ Dawn Dawn của NASA là gì?
Chúng tôi xem nó như một cuộc hành trình trong không gian và thời gian. Chúng tôi rất quan tâm đến việc tìm hiểu các điều kiện như thế nào khi bắt đầu hệ mặt trời. Và hai cơ thể này - theo sự hiểu biết của chúng ta về sự hình thành của hệ mặt trời - đã được thực hiện rất sớm trong quá trình đó, có thể trong vòng năm triệu năm đầu tiên. Và chúng vẫn tồn tại. Họ không chia tay. Chúng không được kết hợp trong một cơ thể lớn hơn. Bằng cách nhìn vào chúng, bằng cách khám phá chúng, chúng ta nên tìm hiểu điều gì đó về kỷ nguyên sớm nhất của hệ mặt trời.
Và hai cơ thể bạn nói đến là Vesta tiểu hành tinh và hành tinh lùn Ceres?
Đúng. Đây là hai cơ thể đồ sộ nhất trong vành đai chính. Nhưng chúng là những đối tượng rất khác nhau, khá khác nhau. Và đó là một bất ngờ đối với chúng tôi, tại sao hai cơ thể gần nhau có thể khác nhau như vậy. Họ là những người lớn nhất mà chúng ta có thể nghiên cứu ngoài đó. Và chúng tôi hy vọng rằng họ sẽ cung cấp cho chúng tôi nhiều thông tin nhất về khoảng thời gian đầu đó.
Tại sao các nhà khoa học chọn đi đến Vesta và Ceres?
Chúng tôi đang cố gắng tìm hiểu các khối xây dựng của Trái đất và các hành tinh trên mặt đất khác. Chúng tôi tin rằng các cơ thể nhỏ hình thành đầu tiên. Và sau đó, các cơ thể lớn hơn được xây dựng từ các va chạm và liên kết của các cơ thể nhỏ.
Vì vậy, bạn có thể nghĩ về nó như là, bạn đang xây dựng một ngôi nhà. Bạn có thể quan tâm đến những loại khối mà bạn sẽ sử dụng để xây dựng ngôi nhà đó. Và vì vậy chúng tôi xem Vesta và Ceres là ví dụ - có lẽ là ví dụ tốt nhất và là ví dụ dễ tiếp cận nhất - về các khối xây dựng trong hệ mặt trời ngày nay mà chúng ta có thể đi ra ngoài và kiểm tra.
Vì vậy, chúng tôi quan tâm đến lịch sử, tổ tiên của chúng tôi và những gì đã được kết hợp để xây dựng Trái đất.
Quỹ đạo nhiệm vụ chính cho Dawn. Tín dụng hình ảnh: NASA
Khoa học nào sẽ thực hiện nhiệm vụ Dawn?
Điều đầu tiên chúng tôi muốn làm là có được một số hình ảnh đó. Vì vậy, chúng tôi đã thiết kế một nhiệm vụ sẽ quay quanh quỹ đạo. Chúng tôi đi ra từng cơ quan và quay quanh trong khoảng một năm. Chúng tôi đặt máy ảnh lên đỉnh tàu vũ trụ. Chúng tôi chỉ điểm trên cùng của tàu vũ trụ xuống cơ thể và chỉ chụp ảnh. Và chúng tôi nghĩ rằng chúng tôi đã thiết kế một nhiệm vụ rất đơn giản, chủ yếu là lập bản đồ cơ thể.
Bây giờ với những hình ảnh đó, chúng ta không chỉ thấy liệu có những miệng núi lửa, hay những rặng núi, hay những ngọn núi lửa cũ hay dòng dung nham, mà chúng ta còn đo kích thước của cơ thể. Và một cái gì đó đơn giản, như kích thước và hình dạng của cơ thể, có thể rất quan trọng đối với chúng ta - bởi vì biết khối lượng của cơ thể, và kích thước, chúng ta có được mật độ. Và nếu chúng ta biết mật độ của cơ thể là gì, chúng ta sẽ biết được những gì có thể bên trong cơ thể, bên dưới bề mặt.
Chúng tôi cũng rất quan tâm đến bản chất của vật liệu bề mặt. Chúng ta có thể nhất thiết phải nhìn sâu vào cơ thể, mặc dù các miệng hố đào ra những lỗ mà chúng ta có thể nhìn vào và kiểm tra vật liệu trong các miệng hố đó.
Vì vậy, về cơ bản, chúng tôi chỉ đo tính chất của vật liệu trên bề mặt. Chúng tôi làm điều đó theo hai cách. Một là chúng ta hãy nhìn vào ánh sáng được phản chiếu bởi mặt trời. Và khi mặt trời chiếu xuống bề mặt, một số ánh sáng mặt trời được hấp thụ ở một số tần số nhất định. Các vật liệu khác nhau sẽ hấp thụ ánh sáng mặt trời ở các bước sóng khác nhau. Về cơ bản, chúng ta có thể nhìn vào màu sắc của bề mặt và có được một số ý tưởng về những gì nó làm từ.
Một thứ khác chúng ta có là cái mà chúng ta gọi là máy dò tia gamma và neutron. Và nhạc cụ đó sẽ cho chúng ta biết sự phong phú của nguyên tố, cho dù có sắt sắt, hoặc magiê, hoặc nhôm, hoặc một số yếu tố khác trên bề mặt. Vì vậy, chúng ta có một ý tưởng về thành phần khoáng sản, các loại đá có và các yếu tố cấu thành các loại đá đó.
Tóm lại - bằng cách lập bản đồ bề mặt của các tiểu hành tinh Ceres và Vesta - các nhà khoa học có thể cho biết các khối xây dựng được sử dụng để đặt chúng lại với nhau, và điều đó cũng nói về cách toàn bộ hệ mặt trời được xây dựng. Chính xác?
Chính xác. Bây giờ tôi đã đề cập rằng Ceres và Vesta rất khác nhau. Và đó là một sự thật đáng kinh ngạc, bởi vì chúng rất khác nhau.
Bây giờ với Vesta, chúng tôi đã có thể nghiên cứu Vesta ở đây trên Trái đất trong một thời gian dài, bởi vì các mảnh Vesta - hoặc các bộ phận bị đánh bật khỏi Vesta - đã rơi xuống Trái đất. Vì vậy, khi bạn nhìn thấy một thiên thạch đến Trái đất, cứ 20 trong số những thiên thạch đó bắt đầu trên Vesta vào một thời điểm nào đó trong lịch sử của nó. Chúng tôi đã có thể nhìn vào những thiên thạch đó và phân tích chúng. Chúng tôi hiểu các loại đá mà chúng tôi mong đợi sẽ thấy khi chúng tôi đến đó. Tất nhiên, chúng tôi sẽ kiểm tra những giả thuyết này. Nhưng chúng tôi biết những gì chúng tôi mong đợi khi chúng tôi đến Vesta.
Trong khi đó, Ceres đã không tạo ra bất kỳ thiên thạch nào mà chúng ta có thể xác định được. Và nó ở một phần không gian gần đó. Tại sao vậy? Một trong những lý do có thể là bản chất của vật liệu trên bề mặt của Ceres là do nó không vận chuyển rất tốt đến Trái đất. Rằng nếu bạn bỏ đi một số thứ, có thể nó sẽ bốc hơi trong quá trình vận chuyển. Hoặc có thể khi nó rơi vào bầu khí quyển Trái đất, nó sẽ vỡ thành những hạt bụi nhỏ và nó đã giành được đi xuống bề mặt Trái đất dưới dạng một tảng đá.
Vì vậy, một - chúng tôi đã có Vesta, một cơ thể rất đanh đá. Nó trông rất giống mặt trăng, với dòng chảy bazan, dòng dung nham trên bề mặt. Nhưng chúng ta cũng có những Ceres ngoài kia với bề mặt dường như không muốn đến Trái đất.
Tàu vũ trụ NASA Dawn Dawn. Tín dụng hình ảnh: NASA / JPL
Các câu hỏi khoa học lớn mà các nhà thiên văn học có về Vesta và Ceres mà Dawn có thể trả lời là gì?
Một trong những câu hỏi là, cái nào được thực hiện đầu tiên? Và tại sao một cái khô, và tại sao cái kia ướt? Nếu bạn sẽ giữ nước, nếu bạn là một hành tinh, bạn phải giữ bình tĩnh. Trái đất giữ được rất nhiều nước và nó có bề mặt khá mát mẻ. Nhưng Trái đất lớn hơn nhiều, và nó có trường hấp dẫn lớn hơn. Những cơ thể này nhỏ bé, và chúng phải ở bên trong khá mát mẻ - không giống Trái đất chút nào - để giữ nước. Vì vậy, điều đầu tiên về Ceres là nó đã rất tuyệt vời.
Nhưng sau đó, chúng tôi nhìn vào Vesta, và nó khô và nó mất hết nước. Nó được chế tạo từ cùng một vật liệu ngoài kia trong tinh vân mặt trời. Điều gì đã xảy ra với tất cả các nước? Vì vậy, các nhà thiên văn học đã nhìn vào các thiên thạch và họ đã tìm thấy bằng chứng trong các thiên thạch rằng có một số vật liệu phóng xạ xung quanh khi Vesta được hình thành.
Và vì vậy họ tin rằng có một siêu tân tinh trong vùng lân cận của hệ mặt trời, và siêu tân tinh đó đã gieo mầm vật liệu sẽ đi vào Vesta bằng các vật liệu phóng xạ có thời gian tồn tại ngắn. Và họ tỏa nhiệt. Họ tỏa nhiệt khá nhanh. Vì vậy, nếu Vesta đến với nhau và tạo ra một cục nhỏ ngoài kia - một protoplanet nhỏ như chúng ta gọi - thì sức nóng từ chất phóng xạ sẽ bị giữ lại bên trong và làm nóng bên trong Vesta.
Nhưng điều đó dường như không xảy ra tại Ceres. Giải thích đơn giản là, Ceres được sinh ra ở một thời điểm khác, rằng có lẽ nó được sinh ra sau đó, ngay sau khi siêu tân tinh phát nổ. Vào thời điểm đó, cái mà chúng ta gọi là phóng xạ tồn tại trong thời gian ngắn, sẽ phân rã theo thứ tự nửa triệu năm hoặc lâu hơn, cơ thể đó kết hợp với nhau khi có phóng xạ xung quanh. Vì vậy, đã có một vật liệu bổ sung này trong nội thất của Ceres để làm nóng nó. Điều đó có thể đã cho phép Ceres giữ nước. Trong khi đó, Vesta mất tất cả.
Nghe cuộc phỏng vấn 8 phút của EarthSky với Chris Russell trong chuyến đi sắp tới của tàu vũ trụ Dawn đến Ceres và Vesta (ở đầu trang).