Ảnh concept art một tàu đáp bề mặt hành tinh InSight và các thiết bị trên tàu. (Ảnh: NASA/JPL-CALTECH)
Tàu InSight mang theo một loạt các thiết bị tinh vi, bao gồm một antenna và một bộ phát đáp radio mang tên Bộ Thiết bị Nghiên cứu Quay và Cấu trúc Dưới bề mặt (Rotation and Interior Structure Experiment - RISE). Các thiết bị này được sử dụng để thu thập thông tin về thông số quay của sao Hỏa trong sứ mệnh kéo dài 900 ngày trên hành tinh này.
Các nhà thiên văn học đã xác định tốc độ quay của hành tinh này đã tăng 4 milli arcsecond mỗi năm vuông, khiến khoảng thời gian mỗi ngày trên sao Hỏa rút ngắn khoảng một phần ngàn giây mỗi năm. Một ngày trên sao Hỏa dài hơn 40 phút so với một ngày trên Trái Đất.
Việc tăng tốc độ quay này có vẻ vô cùng nhỏ và các nhà nghiên cứu vẫn chưa nắm rõ nguyên nhân đằng sau hiện tượng này. Tuy nhiên, họ cho rằng hiện tượng này có thể bắt nguồn từ việc băng đá tập trung tại các cực của sao Hỏa hoặc các mảng địa chất dâng cao khi bị phủ băng. Việc khối lượng hành tinh di chuyển như vậy có thể khiến cho hành tinh này tăng tốc độ quay.
Ảnh chụp cuối cùng từ tàu InSight vào ngày 24/8/2022. (Ảnh: NASA/JPL-Caltech)
Những phát hiện này được rút ra dựa trên dữ liệu từ tàu InSight trước khi tàu này kết thúc sứ mệnh, được công bố trên số tháng 6 của tạp chí Nature.
Sứ mệnh của tàu InSight là sứ mệnh nghiên cứu cấu trúc dưới bề mặt sao Hỏa đầu tiên, ban đầu được dự kiến sẽ kéo dài hai năm khi tàu này đáp xuống bề mặt sao Hỏa vào tháng 11/2018. Tuy nhiên, NASA đã quyết định kéo dài sứ mệnh thêm hai năm.
Sứ mệnh của tàu InSight là tiếp tục thu thập dữ liệu của sao Hỏa cho tới khi tàu này ngừng hoạt động vào tháng 12/2022, sau khi bụi sao Hỏa che phủ các tấm pin mặt trời khiến tàu không còn năng lượng để hoạt động.
Tàu InSight tận dụng công nghệ radio tiên tiến vượt bậc so với hệ thống trang bị trên tàu Viking trong những năm của thập kỷ 1970 và tàu Pathfinder trong những năm của thập kỷ 1990. Những cải thiện cho hệ thống Deep Space Network bao gồm ba antenna khổng lồ được đặt tại ba vị trí chiến lược trên Trái Đất truyền tín hiệu tới các sứ mệnh không gian cũng là một yếu tố giúp cải thiện tính chính xác của các gói dữ liệu được tàu InSight thu thập và gửi về Trái đất.
Các nhà khoa học đã sử dụng Deep Space Network để truyền tín hiệu tới hệ thống RISE của tàu InSight, trước khi tàu này truyền tín hiệu ngược lại về Trái đất. Những tín hiệu chuyển tiếp này giúp các nhà nghiên cứu theo dõi các thay đổi nhỏ trong tần số tín hiệu từ hiệu ứng Doppler, một hiệu ứng được biết đến phổ biến nhất thông qua hiện tượng tiếng các loại còi thay đổi cao độ tùy vào khoảng cách. Những thay đổi về tần số này có liên quan mật thiết tới thông số quay của hành tinh.
Tác giả chính của nhóm nghiên cứu, ông Sebastien Le Maistre, nghiên cứu viên chính về hệ thống RISE tại Đài Thiên văn Hoàng gia Bỉ trong một tuyên bố đã cho biết: “Chúng tôi đã cố gắng tìm các thay đổi chỉ vài chục centimeter trong suốt một năm trên sao Hỏa. Quá trình này tốn rất nhiều thời gian và chúng tôi cần soạn qua rất nhiều dữ liệu trước khi có thể thấy được các thay đổi này”.
Đo sự co bóp của bề mặt Hỏa
Những nghiên cứu trước đây được hỗ trợ bởi hệ thống nghiên cứu dưới bề mặt của sứ mệnh này đã xác nhận lõi của sao Hỏa là lõi kim loại chảy. Các nhà nghiên cứu đã sử dụng hệ thống RISE để đo mức độ co bóp của sao Hỏa khi lõi này di chuyển xung quanh bên trong lòng hành tinh này.
Việc theo dõi hành vi co bóp, hay tính lắc lư, của hành tinh này đã giúp cho nhóm nghiên cứu xác định kích cỡ của lõi sao Hỏa. Dữ liệu từ RISE cho thấy, lõi này có bán kính khoảng 1.140 dặm (1.835 km). Con số này đã được so sánh với các ước lượng được đưa ra trước đây dựa trên các dữ liệu về theo dõi sóng địa chấn trên sao Hỏa khi chúng dội qua bề mặt hành tinh này.
Khi kết hợp các thông số đo trên, các nhà khoa học ước tính lõi sao Hỏa có bán kính khoảng từ 1.112 dặm tới 1.150 dặm (1.790 km tới 1.850 km).
Mặc dù tàu InSight đã ngừng hoạt động, khối dữ liệu khổng lồ mà tàu này thu thập trong bốn năm trên bề mặt sao Hỏa đã thay đổi cách nhìn của các nhà khoa học đối với hành tinh đỏ này. Sứ mệnh này là sứ mệnh đầu tiên vạch trần những bí mật bên dưới bề mặt sao Hỏa, và các nhà khoa học sẽ tiếp tục phân tích khối dữ liệu này trong suốt nhiều thập kỷ tới.
Bruce Banerdt, cựu nghiên cứu viên chính của sứ mệnh tàu InSight, từng làm việc tại Phòng Thí nghiệm Động cơ Phản lực của NASA ở Pasadena suốt 46 năm trước khi nghỉ hưu, trong một tuyên bố đã phát biểu: “Thật tuyệt vời khi có thể thu thập được loạt số liệu lần này với mức chính xác cao như vậy. Tôi đã hậu thuẫn những nỗ lực đưa các trạm địa vật lý như tàu InSight lên sao Hỏa từ rất lâu, và những kết quả thu thập được lần này đã khiến quá trình suốt nhiều thập kỷ hoàn toàn xứng đáng”.
Nguyễn Quang Minh (theo CNN)
