Đại dương bao phủ hơn 70% bề mặt Trái Đất, nhưng hơn 80% trong số đó vẫn chưa được con người khám phá.

Trên thực tế, hiểu biết của chúng ta về bề mặt Sao Hỏa và Mặt Trăng vượt xa những gì chúng ta biết về đại dương sâu thẳm. NASA, nổi tiếng với hoạt động thám hiểm không gian, đã bắt tay vào sáng kiến ​​thám hiểm biển sâu để thu hẹp khoảng cách này.

Mục đích là khám phá những bí ẩn của đại dương sâu nhất Trái đất, có thể cung cấp thông tin chi tiết về đại dương của các hành tinh khác và đẩy lùi giới hạn khả năng công nghệ của con người trong môi trường khắc nghiệt. Nhiệm vụ này đầy những điều kỳ diệu nhưng cũng đầy rẫy nguy hiểm, vì áp suất nước khổng lồ gây ra nguy cơ thất bại thảm khốc đáng kể.

NASA hy vọng rằng những khám phá từ các chuyến thám hiểm dưới biển sâu sẽ mở khóa những bí mật của không gian bên ngoài đồng thời thử nghiệm thiết bị và thí nghiệm cần thiết cho hoạt động thám hiểm liên hành tinh. Đại dương sâu nhất Trái đất và môi trường của một số hành tinh trong hệ mặt trời có những điểm tương đồng đáng kinh ngạc. Việc khám phá những độ sâu này có thể hướng dẫn các nhà khoa học về nơi tìm kiếm sự sống ngoài Trái đất.

Vùng Hadal: Vực thẳm sâu nhất Trái Đất

Vùng Hadal, được đặt theo tên của Hades trong thần thoại Hy Lạp, là phần sâu nhất của đại dương Trái Đất. Khu vực cấm này bao gồm các rãnh và lưu vực, sâu tới 11 km dưới mực nước biển. Tổng diện tích của nó tương đương với diện tích của Úc. Chỉ một số ít tàu lặn dám mạo hiểm vào vực thẳm tối tăm này.

Trong vùng tối tăm này, các nhà khoa học của NASA hợp tác với Viện Hải dương học Woods Hole (WHOI) để nghiên cứu giới hạn của sự sống trên Trái Đất. Điều thú vị là thuật ngữ được sử dụng để thám hiểm biển sâu thường phản ánh thuật ngữ của thám hiểm không gian. Ví dụ, các nhà sinh vật học biển sử dụng "tàu đổ bộ" được trang bị cảm biến để "hạ cánh khẩn cấp" ở những độ sâu chưa được khám phá này để tiến hành đo lường.

A look at NASA’s new mission to explore the Earth’s oceans

Video by TODAY

Phòng thí nghiệm Động cơ phản lực (JPL) của NASA tại Nam California đang phát triển một robot biển sâu tự động mới có tên là Orpheus, lấy cảm hứng từ người anh hùng Hy Lạp đã mạo hiểm vào thế giới ngầm. Orpheus sử dụng công nghệ định vị trực quan tương tự như Perseverance Mars Rover của NASA, sử dụng các camera có độ nhạy cao để xác định các đặc điểm như đá và vỏ sò trên đáy đại dương. Các đặc điểm này giúp tạo ra "bản đồ đáy biển" 3D, cho phép robot định hướng độc lập và nhận ra các khu vực đã được khám phá trước đó. Công nghệ này cũng có thể giúp khám phá các dạng sống mới thích nghi với những điều kiện khắc nghiệt này.

Tim Shank, một nhà sinh vật học biển sâu dẫn đầu chương trình thám hiểm của WHOI, tin rằng Orpheus đại diện cho một bước tiến đáng kể. "Nếu thành công", ông nói, "sẽ không có phần nào của đại dương mà con người không thể tiếp cận".

Người tiền nhiệm của Orpheus, Nereus, đã được đưa đến Rãnh Kermadec gần New Zealand vào năm 2014 nhưng đã phát nổ dưới áp suất nước cực lớn ở độ sâu 10 km. Những bài học rút ra từ thất bại của Nereus đã cung cấp thông tin cho thiết kế của Orpheus, có kích thước bằng một chiếc xe đạp, nặng 250 kg, nhẹ hơn và tiết kiệm chi phí hơn so với các tàu ngầm trước đây. Cấu trúc nhẹ của nó cho phép nó tiếp cận các rãnh và lỗ thông thủy nhiệt trước đây không thể tiếp cận được trên đáy đại dương.

Khám phá bên dưới bề mặt đại dương

Trong một thời gian dài, các nhà khoa học tin rằng Vùng Hadal không có sự sống. Người ta cho rằng mọi sinh vật biển đều phụ thuộc vào chuỗi thức ăn được duy trì bằng quá trình quang hợp, với vật liệu hữu cơ chết chìm xuống từ bề mặt nước để nuôi sống sự sống ở đáy. Tuy nhiên, vào năm 1977, tàu ngầm Alvin đã phát hiện ra các hệ sinh thái sôi động xung quanh các lỗ thông thủy nhiệt ở độ sâu 2.440 mét ở Thái Bình Dương. Các hệ sinh thái này phát triển không phải nhờ ánh sáng mặt trời mà nhờ các hóa chất phát ra từ bên trong Trái đất.

Các dạng sống ở độ sâu này đã tiến hóa để chịu được áp suất lên tới 15.000 pound trên một inch vuông. Chúng đạt được điều này thông qua một chất độc đáo gọi là piezolytes, ngăn không cho màng tế bào và protein bị nghiền nát. Khám phá mang tính đột phá này đã làm dấy lên khả năng tìm thấy các dạng sống tương tự trong các đại dương bên dưới bề mặt băng giá của các thiên thể như Europa, một trong những vệ tinh của Sao Mộc.

Đại dương trên các thế giới khác

Đại dương ngầm của Europa, được cho là sâu 60-150 km, chứa lượng nước gấp đôi so với các đại dương trên Trái đất. Mặc dù có lớp vỏ băng dày, môi trường bên dưới có thể tương tự như Vùng Hadal của Trái đất. Các nhà khoa học của NASA lạc quan rằng những con rô-bốt như Orpheus, có khả năng chịu được áp suất và nhiệt độ khắc nghiệt, một ngày nào đó có thể khám phá các đại dương ngoài Trái đất này.

Chương trình Subsea, được NASA khởi động vào năm 2017, kết hợp thám hiểm không gian và đại dương. Chương trình này đã hoàn thành các nhiệm vụ đến các địa điểm núi lửa dưới nước ngoài khơi bờ biển Hawaii và California, được coi là tương tự như các điều kiện bên dưới lớp vỏ băng của Europa và Enceladus, mặt trăng của Sao Thổ.

Kết nối thám hiểm không gian và đại dương

Những thách thức của thám hiểm biển sâu phản ánh những thách thức của các sứ mệnh không gian. Các rô-bốt được triển khai đến cả hai môi trường phải hoàn toàn tự động, có khả năng ra quyết định và được trang bị để chịu được những điều kiện khắc nghiệt. Ví dụ, vỏ tàu bằng bọt tổng hợp của Orpheus được thiết kế để chịu được áp suất nghiền, một tính năng được chuyển thể từ tàu ngầm Deepsea Challenger của James Cameron.

Thám hiểm biển sâu cũng cung cấp thông tin cho những nỗ lực của NASA nhằm khám phá Mặt trăng và xa hơn nữa. Sứ mệnh Viper sắp tới sẽ đưa một tàu thám hiểm đến Cực Nam của Mặt trăng để tìm kiếm băng nước. Những bài học rút ra từ Subsea đã đóng vai trò quan trọng trong việc chuẩn bị cho các sứ mệnh như vậy.

Việc NASA tập trung kép vào thám hiểm không gian và đại dương không chỉ thúc đẩy sự hiểu biết của con người về vũ trụ mà còn cung cấp những hiểu biết quan trọng về các vùng lãnh thổ chưa được khám phá của Trái đất. Như Laura Lorenzoni, một nhà sinh hóa học đại dương của NASA, nhấn mạnh, "Nếu chúng ta muốn cứu đại dương, chúng ta phải hiểu chúng." Thông qua những nỗ lực này, nhân loại đang thực hiện các bước để giải mã những bí ẩn của cả các ngôi sao trên cao và độ sâu bên dưới.