Các nhà khoa học đã xác nhận sự tồn tại của nước trên sao Hỏa trong nhiều năm, với bằng chứng là băng nằm dưới bề mặt, độ ẩm bị giữ trong đất đá và hơi nước tồn tại trong bầu khí quyển mỏng của hành tinh này. Tuy nhiên, thách thức lớn đối với các sứ mệnh có người trong tương lai không còn nằm ở việc tìm nước, mà là làm thế nào để khai thác và sử dụng nguồn tài nguyên đó một cách hiệu quả trong điều kiện khắc nghiệt của sao Hỏa.
Trong một nghiên cứu mới, Tiến sĩ Vassilis Inglezakis thuộc Đại học Strathclyde (Vương quốc Anh) đã phân tích và so sánh các công nghệ có khả năng thu hồi nước trên sao Hỏa. Khác với nhiều nghiên cứu trước đây tập trung xác định vị trí tồn tại của nước, công trình này hướng tới bước tiếp theo mang tính quyết định: đánh giá mức độ khả thi của từng phương pháp khai thác trong điều kiện môi trường thực tế trên Hành tinh Đỏ.
Theo nghiên cứu, khả năng tiếp cận nguồn nước ổn định là yếu tố sống còn đối với các sứ mệnh dài hạn. Nước không chỉ phục vụ nhu cầu sinh hoạt của con người, mà còn là nguyên liệu để sản xuất oxy và nhiên liệu, qua đó giảm đáng kể sự phụ thuộc vào các chuyến tiếp tế từ Trái Đất với chi phí rất lớn. Một căn cứ tự chủ trên sao Hỏa đòi hỏi các hệ thống khai thác nước có thể vận hành bền bỉ trong môi trường khắc nghiệt hơn bất kỳ nơi nào trên Trái Đất.
Inglezakis so sánh ba nguồn nước chính cùng các công nghệ khai thác tương ứng. Trong đó, băng nằm dưới bề mặt được đánh giá là phương án triển vọng nhất cho các khu định cư lâu dài. Các tầng băng này thường bị chôn vùi dưới nhiều mét đất đá khô, nhưng một khi thiết bị khoan hoặc đào có thể tiếp cận, chúng có thể cung cấp lượng nước lớn với độ tinh khiết tương đối cao. Chi phí năng lượng để làm tan băng thấp hơn đáng kể so với lượng nước thu được, giúp phương án này khả thi về mặt kinh tế cho các sứ mệnh dài hạn.
Nguồn nước thứ hai là độ ẩm trong đất đá sao Hỏa. Các phân tử nước tồn tại dưới dạng liên kết hóa học với khoáng chất trong lớp regolith và có thể được giải phóng thông qua quá trình gia nhiệt. Tuy nhiên, nghiên cứu cho thấy phương pháp này tiêu tốn nhiều năng lượng trong khi lượng nước thu hồi khá hạn chế. Do đó, khai thác độ ẩm trong đất được xem là giải pháp bổ trợ hoặc dự phòng, thay vì nguồn cung chính cho các căn cứ lớn.
Thu hoạch nước từ khí quyển được xem là phương án linh hoạt nhất, đặc biệt đối với các sứ mệnh thám hiểm ở những khu vực xa các mỏ băng đã biết. Bầu khí quyển sao Hỏa có chứa hơi nước, nhưng với nồng độ cực thấp, thậm chí thấp hơn cả những sa mạc khô hạn nhất trên Trái Đất. Nghiên cứu đề xuất các công nghệ mới có thể thu gom lượng hơi ẩm này, song nhấn mạnh rằng hệ thống phải hoạt động liên tục trong thời gian dài để bù đắp cho sản lượng thấp.
Các phương pháp khai thác được đánh giá dựa trên nhiều tiêu chí, bao gồm nhu cầu năng lượng, độ phức tạp của thiết bị, khả năng mở rộng từ các sứ mệnh quy mô nhỏ đến các khu định cư lớn, cũng như độ tin cậy trong điều kiện biến động mạnh của sao Hỏa. Những yếu tố như chênh lệch nhiệt độ cực đoan, bão bụi thường xuyên và sự xuống cấp của thiết bị do đất đá có tính ăn mòn đều được tính đến trong phân tích.
Theo Inglezakis, phần lớn bề mặt sao Hỏa vẫn chưa được khám phá đầy đủ, và việc tìm kiếm các nguồn nước dễ tiếp cận vẫn đang tiếp diễn. Tuy nhiên, song song với việc xác định vị trí nước, hiểu rõ công nghệ nào có thể thực sự vận hành hiệu quả trên Hành tinh Đỏ là điều không kém phần quan trọng. Nghiên cứu này được xem như một lộ trình kỹ thuật giúp các sứ mệnh sao Hỏa trong tương lai tiến gần hơn tới mục tiêu tự chủ về nước, biến những phát hiện khoa học thành các nguồn tài nguyên có thể khai thác phục vụ sự sống của con người.
Sao Hỏa có chứa nước, chủ yếu ở dạng băng vĩnh cửu dưới bề mặt. Nước bề mặt có thể quan sát rõ ở một số nơi, chẳng hạn như miệng hố Korolev chứa đầy băng, gần chỏm băng cực bắc Ảnh: ESA
Bản đồ này cho thấy độ dày của băng tại khu vực Medusae Fossae Formation của sao Hỏa, có chỗ lên đến hàng ngàn mét. Trong trường hợp đó, tổng thể tích băng nước trong các trầm tích khu vực này, nếu tan chảy, sẽ đủ để bao phủ toàn bộ sao Hỏa bằng một đại dương nước sâu khoảng 3 mét. Ảnh: ESA
