Những bức ảnh ấn tượng nhất từ tàu thăm dò MAVEN trên Sao Hỏa — 11 năm quan sát bằng máy quang phổ tử ngoại

MAVEN trên sao Hỏa: những khoảnh khắc tử ngoại và di sản khoa học

Sau sáu tháng mất liên lạc, NASA chính thức tuyên bố nhiệm vụ quỹ đạo sao Hỏa MAVEN (Mars Atmosphere and Volatile EvolutioN) đã chấm dứt. Vào ngày 3 tháng 6, cơ quan vũ trụ xác nhận rằng con tàu đã trở nên không thể phục hồi sau khi nối liên lạc thất bại kể từ tháng 12 năm 2025. Thông tin này khép lại hơn một thập kỷ thu thập dữ liệu khí quyển quan trọng của hành tinh đỏ.

MAVEN ban đầu chỉ được thiết kế để hoạt động trong một năm khi đến quỹ đạo sao Hỏa vào năm 2014, nhưng nó đã vượt xa tuổi thọ dự kiến, tiếp tục truyền dữ liệu trong hơn 11 năm. Theo tuyên bố của NASA, một hiện tượng quay mất kiểm soát đã làm tiêu hao pin của tàu, dẫn đến mất tín hiệu không thể phục hồi dù đã xem xét nhiều phương án khôi phục.

Vì sao những bức ảnh MAVEN khác biệt?

MAVEN không mang một camera ánh sáng khả kiến truyền thống như ta thường thấy trên các vệ tinh chụp ảnh bề mặt. Thay vào đó, thiết bị tạo nên những “bức ảnh” mà công chúng thấy phần lớn là máy quang phổ tử ngoại hình ảnh (Imaging Ultraviolet Spectrograph — IUVS). IUVS ghi lại bức xạ tia tử ngoại phát ra hoặc phản xạ từ khí quyển và bề mặt, rồi khoa học viên chuyển đổi và gán màu để con người có thể hiểu các cấu trúc và quá trình khí quyển một cách trực quan.

Những bức ảnh tử ngoại thường được tô màu giả (false color) hoặc được ghép từ nhiều dải bước sóng khác nhau. Việc này cho phép hiển thị các thông tin về thành phần khí (ví dụ: ozone, nitơ oxit, hydro), hoạt động tương tác với gió mặt trời, và những hiện tượng phát quang ban đêm (nightglow) mà mắt thường không thể nhìn thấy.

Những hình ảnh tiêu biểu của MAVEN và ý nghĩa mỗi ảnh

Ảnh này chụp vào tháng 7 năm 2022, ghi lại phần bán cầu nam của Sao Hỏa cùng tảng băng ở cực Nam khi hành tinh ở gần Mặt Trời hơn trong quỹ đạo elip của nó. Trong ảnh tử ngoại, các vùng băng, lưu vực và eo vực đều hiện ra khác biệt do phản ứng của bề mặt và khí quyển với bức xạ tử ngoại.

Ta có thể nhận diện vùng Argyre và hệ thống kênh Valles Marineris nhờ tương phản màu sắc. Các vùng tối, sáng, và dải màu hồng cho thấy sự khác biệt về phản xạ tử ngoại và sự hiện diện của các hợp chất như ozone hoặc bụi bay lơ lửng — thông tin rất quan trọng cho mô phỏng khí hậu và lịch sử thủy văn của Sao Hỏa.

Ảnh chụp vào tháng 1 năm 2023 này là một ví dụ ngược lại với ảnh phía trên: nó ghi lại bán cầu bắc khi Sao Hỏa ở xa Mặt Trời. Màu tím ở khu vực phía bắc do sự hấp thụ tia tử ngoại bởi ozone hoặc các chất khác trong tầng khí quyển. Những khác biệt theo mùa và theo vị trí quỹ đạo giúp nhà khoa học theo dõi sự dao động hàm lượng các khí, cũng như tác động của bức xạ Mặt Trời tới sự phân rã nước trong khí quyển.

Tín dụng: NASA/MAVEN/Goddard Space Flight Center/CU/LASP

NASA còn kết hợp hàng loạt ảnh tử ngoại để tạo thành các hoạt ảnh mô phỏng hiện tượng “nightglow” (ánh sáng ban đêm) do phản ứng hóa học tạo ra nitric oxide — một chỉ dấu của luồng khí động học hướng xuống trong tầng khí quyển.

Ảnh này, được chụp chưa đầy hai năm sau khi MAVEN vào quỹ đạo, nêu bật các đặc điểm địa hình nổi tiếng: đường cắt dài của hệ thống Valles Marineris và các đỉnh núi lửa (ba chấm vàng), cùng với vùng tím cho thấy sự hấp thụ tia tử ngoại bởi ozone. Như vậy, dữ liệu tử ngoại không chỉ cho biết khí quyển mà còn làm nổi bật cấu trúc bề mặt khi sự phản xạ và hấp thụ khác nhau theo vật liệu và địa hình.

Một bức ảnh selfie quỹ đạo: MAVEN thỉnh thoảng tự chụp chính mình với hành tinh phía sau để kiểm tra cấu trúc và vị trí của các bộ phận. Do giới hạn về phạm vi quay của cánh tay máy ảnh, ảnh chỉ ghi nhận một phần thân tàu nhưng vẫn là tư liệu quý để theo dõi tình trạng chổi, ăng-ten và các cấu trúc hình học trong suốt nhiệm vụ nhiều năm.

Bức ảnh này ghi lại quá trình hình thành mây nhanh trong hai ngày vào tháng 7 năm 2016. Đốm vàng gần góc trái là Olympus Mons — ngọn núi lửa cao nhất trên Sao Hỏa. MAVEN cho thấy cả các hiện tượng khí quyển ngắn hạn như đám mây và vệt bụi, điều này cung cấp dữ liệu quan trọng để hiểu các chu trình thời tiết và sự di chuyển của hơi nước, bụi cùng các phụ chất khác.

MAVEN cũng ghi nhận cực quang (aurora) trên Sao Hỏa, nhưng khác với cực quang Trái Đất: chúng xuất hiện gần xích đạo hơn do cấu trúc trường từ cục bộ của hành tinh. Ảnh với các dải tím thể hiện những sóng năng lượng này, được ghi từ phía dưới nhìn lên — South Pole ice cap xuất hiện như một mảng trắng ở góc ảnh. Những quan sát này giúp hiểu tương tác giữa gió Mặt Trời và lớp khí quyển bị mất từ Sao Hỏa.

Tấm ảnh này có thể trông khiêm tốn về mặt thẩm mỹ, nhưng nó là một thành tựu khoa học và kỹ thuật: màu xanh thể hiện hydro đang thoát khỏi khí quyển Sao Hỏa. Đây là một ảnh ghép gồm khoảng 400.000 quan sát từ giai đoạn đầu nhiệm vụ, phản ánh sự mất nước lâu dài thông qua sự phân hủy nước thành hydrogen và oxygen, rồi hydrogen nhẹ thoát dần vào không gian do lực hút yếu của Sao Hỏa.

Việc lập bản đồ mất hydrogen trên quy mô một năm sao Hỏa giúp các nhà khoa học định lượng tốc độ mất nước và xây dựng mô hình tiến hóa khí hậu hành tinh — một yếu tố then chốt khi đánh giá khả năng tồn tại nước lâu dài trong quá khứ của Sao Hỏa.

Để khép lại, một bức ảnh từ thời điểm bắt đầu hành trình: MAVEN được phóng bằng tên lửa United Launch Alliance Atlas V từ Cape Canaveral, Florida, vào tháng 11 năm 2013. Sau khoảng mười tháng hành trình, tàu vào quỹ đạo quanh Sao Hỏa và bắt đầu nhiệm vụ khoa học kéo dài hơn thập kỷ — một minh chứng cho thiết kế hệ thống và công tác điều hành mặt đất xuất sắc.

Những hiểu biết chính MAVEN mang lại

MAVEN đã giúp trả lời nhiều câu hỏi trọng yếu về bầu khí quyển và sự mất khí của Sao Hỏa:

• Định lượng tốc độ thoát khí: MAVEN đo được mức độ mà các nguyên tử nhẹ (chủ yếu hydrogen) thoát ra không gian, từ đó ước tính lượng nước mất đi qua thời gian địa chất.
• Vai trò của bão mặt trời: MAVEN quan sát cách gió Mặt Trời và sự kiện bức xạ năng lượng cao làm tăng tốc quá trình thoát khí, đặc biệt trong các sự kiện địa môi trường như bão địa từ.
• Cực quang và tương tác trường từ cục bộ: quan sát aurora cho thấy năng lượng tập trung vào vùng không đồng đều của trường từ cục bộ, ảnh hưởng tới phân tán ion và phân rã phân tử.
• Hiệu ứng mùa và quỹ đạo: MAVEN ghi nhận biến thiên theo mùa và theo quỹ đạo của các hợp chất như ozone, nitric oxide — dữ liệu quan trọng cho mô phỏng khí hậu cổ.

Cách các ảnh tử ngoại được tạo và xử lý

Quy trình tạo ảnh tử ngoại từ dữ liệu IUVS bao gồm nhiều bước chuẩn hóa và xử lý chuyên sâu:

• Thu nhận phổ ở nhiều bước sóng tử ngoại khác nhau bằng IUVS.
• Hiệu chỉnh tín hiệu: loại bỏ nhiễu nền, trừ dark current, hiệu chỉnh độ nhạy cảm của detector (flat-field).
• Ghép nhiều khung hình và dải sóng để tăng tỉ lệ tín hiệu trên nhiễu (signal-to-noise) — đặc biệt cần thiết khi quan sát các phát xạ yếu như hydrogen thoát khí.
• Gán màu giả: mỗi dải tử ngoại được ánh xạ sang một màu trong phổ khả kiến để trực quan hóa khác biệt về thành phần hoặc cường độ phát xạ.
• Tạo ảnh composite và bản đồ theo thời gian để phân tích động lực khí quyển.

Các câu hỏi thường gặp (FAQ)

MAVEN chụp ảnh tử ngoại có giống ảnh màu thông thường không?

Không. Ảnh tử ngoại là ảnh hiển thị dữ liệu ở bước sóng mà mắt người không nhìn thấy. Chúng được gán màu giả để biểu diễn thông tin khoa học như hàm lượng khí, vùng phát quang hay hoạt động plasma. Mục tiêu là truyền tải dữ liệu khoa học chứ không phải tái tạo màu “thật” như máy ảnh chụp trong ánh sáng khả kiến.

Liệu con người có thể nhìn thấy những hiện tượng MAVEN phát hiện nếu đứng trên Sao Hỏa?

Một số hiện tượng, như aurora, có thể quan sát được bằng mắt nếu bạn ở ngay bên dưới vùng phát quang và trong điều kiện phù hợp. Tuy nhiên, nhiều tín hiệu tử ngoại và nightglow yêu cầu thiết bị chuyên dụng để phát hiện vì chúng xuất hiện ở bước sóng mà mắt không cảm nhận được hoặc có độ sáng quá yếu.

Tại sao mất liên lạc với MAVEN và NASA có thể khôi phục không?

Theo thông báo, MAVEN bị mất kiểm soát quay, dẫn tới tiêu hao pin và mất nguồn cho hệ thống truyền tin. Sau sáu tháng cố gắng phân tích dữ liệu telemety cuối cùng và thử các phương án điều khiển từ mặt đất, NASA xác định rằng con tàu không thể phục hồi về trạng thái truyền tín hiệu bình thường, nên quyết định kết thúc nhiệm vụ.

MAVEN để lại di sản gì cho các nhiệm vụ tương lai?

MAVEN cung cấp bản đồ và dữ liệu động lực khí quyển, giúp các nhiệm vụ sau thiết kế quỹ đạo và chiến lược hạ cánh an toàn hơn, cũng như cung cấp bối cảnh cho các nghiên cứu về nước trên Sao Hỏa. Dữ liệu của MAVEN tiếp tục được sử dụng để mô phỏng quá khứ khí hậu và đánh giá tiềm năng tiền sử sự sống.

Tôi có thể dùng các ảnh MAVEN để in tranh hoặc nghiên cứu không?

Phần lớn ảnh do NASA phát hành là công cộng và có thể tải xuống từ kho ảnh NASA để sử dụng phi thương mại hoặc theo điều khoản bản quyền của NASA. Tuy nhiên, khi in ấn hay thương mại hóa, bạn nên kiểm tra quy định cụ thể và ghi nguồn đúng.

Kết luận và lời mời từ dancamera.vn

MAVEN đã cho chúng ta một cách nhìn độc đáo về Sao Hỏa — không phải bằng màu đỏ quen thuộc mà bằng dải tia tử ngoại hé lộ quá trình vật lý và hóa học vẫn đang diễn ra xung quanh hành tinh. Từ bản đồ mất hydrogen đến cực quang lạ lùng, những hình ảnh của MAVEN là minh chứng cho việc thiết bị phi truyền thống (như máy quang phổ tử ngoại) có thể tạo ra giá trị trực quan và khoa học to lớn.

Nếu bạn quan tâm đến kỹ thuật ảnh, cách xử lý ảnh khoa học, hoặc muốn tìm hiểu các thiết bị nhiếp ảnh để bắt những cảnh đẹp trên Trái Đất, hãy ghé thăm dancamera.vn — nơi tổng hợp đánh giá, so sánh máy ảnh, ống kính và phụ kiện cùng tư vấn chuyên sâu cho mọi cấp độ nhiếp ảnh gia.

Tham khảo và nguồn ảnh

Nhiều hình ảnh và dữ liệu trích dẫn trong bài được cung cấp bởi NASA/Goddard Space Flight Center, CU/LASP và các kho dữ liệu khoa học công khai của dự án MAVEN. Để xem thêm ảnh gốc và tài liệu khoa học, truy cập trang của NASA về MAVEN và kho ảnh của họ.

Muốn biết thêm?

Nếu bạn có câu hỏi cụ thể về kỹ thuật ảnh, xử lý ảnh tử ngoại, hoặc muốn một bài phân tích sâu hơn về một trong các bức ảnh MAVEN, để lại câu hỏi hoặc truy cập dancamera.vn để nhận tin tức, hướng dẫn và ưu đãi mua sắm thiết bị.