Bên cạnh những đột phá giúp chúng ta có thể du hành liên sao, giới khoa học còn bỏ công nghiên cứu cách tối ưu hóa tài nguyên khi sống nơi “đất khách quê người ngoài hành tinh”. Một trong những khía cạnh được đầu tư nhất là phương pháp đưa oxy lên bề mặt Mặt Trăng.

Hồi tháng Mười, Cơ quan Không gian Úc (ASA) và Cơ quan Hàng không Vũ trụ Hoa Kỳ (NASA) đã cùng ký hợp đồng cộng tác, hiện thực hóa dự án Artemis, đưa tàu thăm dò mặt đất lên Mặt Trăng để thu thập các mẫu đá - nguồn oxy dồi dào chưa được khai thác.

Mặt Trăng sở hữu một bầu khí quyển, tuy nhiên nó rất mỏng và thành phần chủ yếu là hydro, neon và argon. Đây không phải tổ hợp khí có thể hỗ trợ sự sống cho những dạng sống phức tạp, đơn cử như động vật có vú.

Tuy nhiên, trên Mặt Trăng vẫn rất giàu oxy, chỉ có điều chúng không tồn tại dưới dạng khí. Oxy trên Mặt Trăng bị kẹt trong regolith - lớp đất mặt, là một lớp đá và bụi mịn phủ toàn bộ bề mặt Mặt Trăng. Nếu như ta có thể chiết xuất oxy từ lớp đất mặt, tiềm năng hỗ trợ sự sống của thiên thể cằn cỗi sẽ cao chưa từng thấy.

Oxy có sẵn trong rất nhiều vật chất hiện hữu quanh ta. Mà thành phần chính của Mặt Trăng cũng giống với những gì bạn đang thấy dưới chân. Những khoáng chất như silica, nhôm, sắt hay magie oxit xuất hiện nhiều trên bề mặt Mặt Trăng, tất cả chúng đều chứa oxy, chỉ có điều không phải dạng mà phổi xử lý được.

Trên bề mặt Mặt Trăng, các khoáng vật này tồn tại dưới nhiều dạng, bao gồm đá rắn, đá nhỏ, bụi mịn và sỏi. Đây là hệ quả tất yếu của các cú va chạm giữa Mặt Trăng và thiên thể bay tự do trong không gian.

Nhiều nhà nghiên cứu không muốn sử dụng từ “đất” để chỉ những vật chất phủ bề mặt Mặt Trăng, bởi lẽ trên Trái Đất, đất sinh ra từ hoạt động làm mủn lớp đất mặt của hàng sa số những vi sinh vật trong khoảng thời gian hàng triệu năm. Đất là một mạng lưới dày đặc các khoáng vật không tồn tại trong cấu trúc đá nguyên bản.

Đất có quanh ta mang cấu trúc, tính chất hóa học và sinh học đặc biệt. Trong khi đó, vật chất phủ bề mặt Mặt Trăng chủ yếu là lớp đất mặt ở trạng thái nguyên bản.

Lọc khí từ đá

Thành phần của lớp đất mặt Mặt Trăng chứa tới 45% oxy, tuy nhiên các phân tử oxy lại bám chặt với những khoáng chất đã nêu. Để bẻ gãy được những liên kết vững chắc này, ta sẽ cần đưa năng lượng vào tổ hợp chất. Đây là lúc các nhà khoa học ứng dụng phương pháp điện phân.

Việc điện phân lớp đất mặt của Mặt Trăng sẽ tạo ra thành phần chính là oxy, bên cạnh đó những kim loại như nhôm sẽ là phụ phẩm. Các nhà khoa học sẽ cố gắng không bỏ phí bất cứ nguyên liệu nào có được sau quá trình điện phân.

Tuy đây là quá trình đơn giản, nó vẫn cần một lượng lớn năng lượng. Để hậu thuẫn việc điện phân lớp đất mặt Mặt Trăng, chúng ta sẽ cần tới năng lượng Mặt Trời hoặc những nguồn năng lượng có thể có khác trên Mặt Trăng.

Dấu giày lịch sử trên lớp đất mặt của Mặt Trăng.

Dây chuyền sản xuất oxy này cũng sẽ yêu cầu những cỗ máy công nghiệp cỡ lớn. Các công nghệ cần cho quá trình này đều hiện hữu trên Trái Đất, thử thách lớn sẽ nằm ở việc vận chuyển chúng lên Mặt Trăng và cung cấp một nguồn năng lượng ổn định, dồi dào cho chúng hoạt động.

Đầu năm nay, startup Space Applications Services có trụ sở tại Bỉ công bố kế hoạch lắp ráp 3 lò phản ứng tạo oxy thông qua quá trình điện phân. Họ dự tính sẽ đưa công nghệ này lên Mặt Trăng thử nghiệm vào năm 2025.

Mặt Trăng có thể tạo ra bao nhiêu oxy?

Theo phỏng đoán, trữ lượng oxy chứa trong lớp đất mặt của Mặt Trăng rất lớn. Mỗi mét khối lớp đất mặt chứa trung bình 1,4 tấn khoáng chất, trong đó 630 kilogram là oxy. NASA ước tính con người cần 800 gram oxy/ngày để sống sót, vậy nên 630 kg oxy sẽ đủ cho một người sống trong khoảng 2 năm hoặc hơn.

Nếu ước lượng lớp đất mặt của Mặt Trăng dày khoảng 10 mét, và ta có thể trích xuất toàn bộ lượng oxy có trong đó, thì vỏ Mặt Trăng chứa đủ lượng oxy để hậu thuẫn 8 tỷ người trong vòng 100.000 năm. Tuy con số này sẽ còn phải phụ thuộc vào nhiều yếu tố như hiệu năng các dây chuyền, số lượng lớp đất mặt khai thác được, v.v… nhưng chỉ với một nửa con số ấn tượng đó, con người đã có thể xây dựng một tiền đồn Mặt Trăng thịnh vượng trong nhiều thiên niên kỷ.

Mặt Trăng sẽ là đòn bẩy đưa con người bay tới những hành tinh khác trong Hệ Mặt Trời, và xa hơn nữa, sẽ là bước đầu để ta chinh phục những vùng không gian xa xôi.

Tham khảo The Conversation

Kim