Kho mẫu Mặt Trăng của NASA nằm tại Trung tâm Vũ trụ Johnson ở Houston, Texas, trong một phòng sạch gọi là Lunar Sample Laboratory Facility, mở từ năm 1979. Nơi đây giữ phần lớn trong số 382 kg đá, sỏi, cát và bụi mà sáu chuyến Apollo mang về từ năm 1969 đến 1972, đặt trong tủ thép không gỉ bơm đầy khí nitơ tinh khiết để mẫu không bị không khí và hơi ẩm Trái Đất làm biến đổi. Hơn nửa thế kỷ sau, phần lớn khối lượng mẫu vẫn chưa từng bị phân tích, được cố ý để dành cho những công cụ của tương lai.
382 kg từ sáu lần đổ bộ
Mỗi chuyến Apollo hạ cánh xuống một vùng khác nhau và mang về những loại đá khác nhau. Các nhà du hành được huấn luyện địa chất kỹ lưỡng; người cuối cùng đặt chân lên Mặt Trăng trong chương trình, Harrison Schmitt của Apollo 17, là một nhà địa chất thực thụ. Họ nhặt đá bằng kẹp, xúc cát bằng xẻng, đóng ống thép xuống đất để lấy lõi, rồi cho vào túi đánh số và hộp kim loại kín.
Tổng cộng có 2.196 mẫu được ghi nhận khi mang về. Qua nhiều thập kỷ cắt, tách cho nghiên cứu, con số đó đã thành hơn một trăm nghìn mẫu con được đánh số riêng. Mỗi mẫu con đều có hồ sơ: lấy từ mẫu mẹ nào, cắt ngày nào, đang ở phòng thí nghiệm nào, còn lại bao nhiêu gam.
Các bộ sưu tập mẫu từ ngoài Trái Đất
| Nguồn | Năm mang về | Khối lượng | Nơi lưu giữ chính |
|---|---|---|---|
| Apollo 11, 12, 14, 15, 16, 17 (Mỹ) | 1969–1972 | Khoảng 382 kg | Trung tâm Vũ trụ Johnson, Houston |
| Luna 16, 20, 24 (Liên Xô, tàu tự động) | 1970–1976 | Khoảng 0,3 kg | Nga, một phần trao đổi với các nước |
| Hằng Nga 5 (Trung Quốc) | 2020 | 1.731 g | Trung Quốc |
| Hằng Nga 6, mặt khuất Mặt Trăng (Trung Quốc) | 2024 | Khoảng 1,9 kg | Trung Quốc |
| Hayabusa2, tiểu hành tinh Ryugu (Nhật) | 2020 | Khoảng 5,4 g | JAXA, Sagamihara |
| OSIRIS-REx, tiểu hành tinh Bennu (Mỹ) | 2023 | Khoảng 120 g | Trung tâm Vũ trụ Johnson, Houston |
Nhìn bảng thấy ngay vì sao kho Apollo quý: khối lượng gấp hàng trăm lần mọi bộ sưu tập khác cộng lại, và đến từ sáu địa điểm khác nhau có nhà địa chất chọn lựa tại chỗ.
Bên trong phòng sạch: nitơ, găng tay và ba thứ kim loại
Khi mới mang về năm 1969, mẫu được đưa vào Phòng thí nghiệm Tiếp nhận Mặt Trăng, nơi cả mẫu lẫn phi hành đoàn bị cách ly vì lo ngại vi sinh vật lạ. Lệnh cách ly bỏ từ sau Apollo 14 khi không thấy dấu hiệu sự sống nào. Mười năm sau, mẫu chuyển sang toà nhà lưu giữ riêng hiện nay.
Quy tắc của phòng nhắm tới một mục tiêu: không để Trái Đất "chạm" vào mẫu.
- Tủ nitơ: mẫu nằm trong tủ kín bơm nitơ tinh khiết. Không khí thường có oxy và hơi nước, đủ làm gỉ những hạt sắt kim loại li ti trong đất Mặt Trăng, thứ đã nằm trong chân không hàng tỷ năm.
- Găng tay qua lỗ tủ: người làm việc thò tay qua găng gắn vào thành tủ, không bao giờ chạm trực tiếp.
- Chỉ ba vật liệu: dụng cụ, khay, hộp chỉ được làm từ thép không gỉ, nhôm và Teflon. Những vật liệu này đã được phân tích kỹ, nên nếu có nhiễm bẩn thì nhà khoa học biết đó là gì và trừ đi được.
- Đồ bảo hộ phòng sạch: người vào phải mặc áo liền, đội mũ, đi bao chân, qua buồng thổi khí. Mục đích ngược với phòng thí nghiệm sinh học: bảo vệ mẫu khỏi con người chứ không phải con người khỏi mẫu.
Một phần mẫu được gửi tới cơ sở thử nghiệm White Sands ở New Mexico làm bản dự phòng. Nếu thảm hoạ xảy ra ở Houston, nhân loại không mất toàn bộ đá Mặt Trăng. Đây là nguyên tắc chung của mọi kho lưu giữ nghiêm túc: không để tất cả ở một chỗ.
Muốn có một mẩu đá Mặt Trăng phải làm gì
Mẫu Apollo không bán và không tặng. Nhà khoa học ở bất kỳ nước nào cũng có thể gửi đơn xin mượn, nêu rõ câu hỏi nghiên cứu, phương pháp, cần bao nhiêu miligam và vì sao. Một nhóm chuyên gia xét duyệt, ưu tiên đề xuất dùng ít mẫu nhất cho kết quả nhiều nhất. Phần mẫu được mượn phải được báo cáo, phần không bị phá huỷ trong phân tích phải trả lại.
Ngoài ra NASA làm những đĩa nhựa trong suốt gắn vài mẩu đất đá Mặt Trăng nhỏ để mượn cho trường học và bảo tàng, cùng các lát cắt mỏng cho sinh viên soi kính hiển vi. Một số bảo tàng có mẩu đá Mặt Trăng cho khách chạm tay, như Bảo tàng Hàng không và Vũ trụ Quốc gia ở Washington và Space Center Houston.
Những gì đá Apollo đã kể
Trước Apollo, nguồn gốc Mặt Trăng là chuyện đoán. Sau khi phân tích mẫu, nhiều câu hỏi lớn có câu trả lời:
- Tuổi bề mặt: đá vùng cao sáng màu có tuổi khoảng 4,4–4,5 tỷ năm; đá bazan ở các "biển" tối màu trẻ hơn, khoảng 3,1–3,9 tỷ năm. Nhờ có tuổi chính xác cho từng vùng, các nhà khoa học hiệu chỉnh được cách đếm hố va chạm để ước tuổi bề mặt của cả Sao Hoả và Sao Thuỷ.
- Đại dương magma: đá anorthosit trắng ở vùng cao, như mẫu được báo chí gọi là "Đá Khởi Nguyên" của Apollo 15, cho thấy Mặt Trăng từng có một lớp đá nóng chảy bao phủ, khoáng nhẹ nổi lên tạo vỏ.
- Va chạm khổng lồ: tỷ lệ đồng vị oxy trong đá Mặt Trăng gần như giống hệt Trái Đất, ủng hộ giả thuyết Mặt Trăng hình thành từ mảnh vụn sau một vụ va chạm lớn với Trái Đất sơ khai.
- Nước ẩn trong thuỷ tinh núi lửa: đất màu cam mà Apollo 17 tìm thấy là những hạt thuỷ tinh núi lửa. Năm 2008, dùng thiết bị mới, một nhóm nghiên cứu phát hiện dấu vết nước trong các hạt này, điều mà máy móc thập niên 1970 không đo được.
Ví dụ cuối là lý do quan trọng nhất để để dành mẫu: câu trả lời phụ thuộc vào công cụ, và công cụ tốt lên mỗi thập kỷ.
Những ống mẫu chờ nửa thế kỷ mới mở
Một số ống lõi và hộp mẫu của Apollo 15, 16 và 17 được giữ kín từ khi về, có ống được hàn chân không ngay trên Mặt Trăng. Năm 2019, NASA khởi động chương trình ANGSA (Phân tích mẫu Apollo thế hệ mới), mở một ống lõi của Apollo 17 lấy từ thung lũng Taurus–Littrow. Năm 2022, nhóm mở tiếp ống chị em được niêm phong chân không, tìm cách thu khí có thể còn bị giữ bên trong trước khi lấy đất ra.
Việc mở ống được chuẩn bị nhiều năm, dùng chụp cắt lớp tia X để "nhìn" cấu trúc lớp đất trước khi đụng vào, và dùng dụng cụ chế tạo riêng. Một phần mục đích là luyện quy trình cho mẫu của chương trình Artemis sau này, đặc biệt là mẫu chứa băng từ vùng cực Mặt Trăng, thứ phải giữ lạnh suốt đường về.
Cũng đội ngũ ở Houston nhận mẫu tiểu hành tinh Bennu năm 2023. Họ gặp một trở ngại rất đời thường: hai trong số các chốt giữ nắp đầu lấy mẫu bị kẹt, không mở được bằng dụng cụ đã duyệt cho phòng sạch. Nhóm phải thiết kế và chế tạo dụng cụ mới, đúng vật liệu được phép, mất vài tháng mới lấy hết phần mẫu bên trong. Ở kho mẫu ngoài Trái Đất, nhanh không quan trọng bằng sạch.
Góc nhìn hôm nay
Kho mẫu Mặt Trăng dạy một tư duy hiếm: biết rằng mình chưa đủ giỏi, nên không dùng hết. Ngay từ thập niên 1970, người quản lý đã quyết định giữ phần lớn mẫu nguyên vẹn cho thế hệ nhà khoa học chưa ra đời, và quyết định ấy đã được đền đáp nhiều lần.
Muốn tìm hiểu tiếp, trang Astromaterials của NASA công khai danh mục mẫu Apollo, kèm ảnh chụp từng mẫu, sổ tay ghi chép gốc và bản đồ nơi nhặt. Ai thích địa chất có thể chọn một mẫu, đọc nhật ký lấy mẫu của phi hành đoàn, rồi tra xem nó đã được dùng cho những nghiên cứu nào. Còn nếu có dịp tới Houston, Space Center Houston có trưng bày đá Mặt Trăng và tên lửa Saturn V thật.
Câu hỏi thường gặp
Apollo mang về bao nhiêu đá Mặt Trăng?
Sáu chuyến Apollo từ 1969 đến 1972 mang về tổng cộng khoảng 382 kg đá, sỏi, cát, bụi và lõi đất, gồm 2.196 mẫu ban đầu. Phần lớn hiện được giữ tại Trung tâm Vũ trụ Johnson ở Houston.
Đá Mặt Trăng được bảo quản thế nào?
Mẫu được giữ trong tủ thép không gỉ bơm khí nitơ tinh khiết, người làm việc thao tác qua găng gắn trên tủ. Dụng cụ chỉ được làm bằng thép không gỉ, nhôm hoặc Teflon để tránh nhiễm bẩn khó nhận biết.
Có mua được đá Mặt Trăng không?
Mẫu Apollo thuộc sở hữu nhà nước Mỹ, không được mua bán; nhà khoa học chỉ có thể mượn để nghiên cứu. Những mẩu "đá Mặt Trăng" được rao bán hợp pháp thường là thiên thạch Mặt Trăng rơi xuống Trái Đất, và cần giấy chứng nhận phân loại đáng tin.
Vì sao NASA chưa phân tích hết mẫu Apollo?
Vì công cụ phân tích tốt lên theo thời gian, và mỗi phép đo thường phá huỷ một phần mẫu. Giữ lại phần lớn mẫu giúp các thế hệ sau trả lời những câu hỏi mà thiết bị hôm nay chưa đo được.
Mẫu Mặt Trăng của Trung Quốc khác mẫu Apollo thế nào?
Mẫu Hằng Nga 5 lấy từ vùng đá núi lửa trẻ hơn nhiều so với các bãi đáp Apollo, còn Hằng Nga 6 là mẫu đầu tiên từ mặt khuất của Mặt Trăng. Khối lượng mỗi lần khoảng gần 2 kg, nhỏ hơn nhiều so với 382 kg của Apollo.
