Khám phá bất ngờ trong bầu khí quyển giải thích bí ẩn trên Sao Hỏa

Sao Hỏa từng có các đại dương nhưng giờ đây khô cằn, khiến nhiều người tự hỏi làm thế nào mà lượng nước bị mất đi. Các nhà nghiên cứu của Đại học Arizona đã phát hiện ra một lượng nước lớn đáng kinh ngạc trong bầu khí quyển trên của Sao Hỏa, nơi nó bị phá hủy nhanh chóng, giải thích một phần bí ẩn về hành tinh Đỏ.

Shane Stone, tác giả chính của báo cáo mới được xuất bản trên tạp chí Science, cho biết kể từ năm 2014, anh đã làm việc trong sứ mệnh MAVEN của NASA. Tàu vũ trụ MAVEN bắt đầu quay quanh Sao Hỏa vào năm 2014 và đã ghi lại thành phần của bầu khí quyển phía trên của hành tinh này kể từ đó.

“Chúng ta biết rằng hàng tỷ năm trước có nước lỏng trên bề mặt Sao Hỏa. Chắc hẳn đã có một bầu khí quyển dày hơn, vì vậy chúng ta biết rằng Sao Hỏa bằng cách nào đó đã mất phần lớn khí quyển vào không gian. MAVEN đang cố gắng mô tả các quy trình gây ra sự mất mát này và một phần trong số đó là hiểu chính xác cách Sao Hỏa mất nước”, Stone nói.

Các đồng tác giả của nghiên cứu bao gồm Roger Yelle, giáo sư khoa học hành tinh, cố vấn nghiên cứu của Stone, cũng như các nhà nghiên cứu từ Trung tâm Chuyến bay Không gian Goddard của NASA và Trung tâm Nghiên cứu và Khám phá về Khoa học Công nghệ Không gian ở Maryland.

Khi MAVEN quay quanh Sao Hỏa, nó sẽ chui vào bầu khí quyển của hành tinh này cứ sau 4 tiếng rưỡi. Các thiết bị được tích hợp đã được đo lường sự phong phú của các phân tử nước nằm ở khoảng cách khoảng 160km từ bề mặt của hành tinh Đỏ. Từ thông tin này, các nhà khoa học có thể suy ra lượng nước có trong khí quyển.

Các quan sát trong quá khứ sử dụng MAVEN và Kính viễn vọng Không gian Hubble cho thấy lượng nước mất đi từ tầng trên của Sao Hỏa thay đổi theo mùa. So với Trái đất, Sao Hỏa có đường đi hình bầu dục xung quanh Mặt trời và gần nó nhất vào mùa hè ở bán cầu nam của hành tinh Đỏ.

Stone và nhóm của ông phát hiện ra rằng khi sao Hỏa ở gần Mặt trời nhất, hành tinh này ấm lên và nhiều nước hơn - được tìm thấy trên bề mặt dưới dạng băng - di chuyển từ bề mặt lên tầng trên của bầu khí quyển, nơi nó bị mất vào không gian. Điều này xảy ra một lần mỗi năm trên Sao Hỏa hoặc khoảng hai năm một lần trên Trái đất.

Các cơn bão bụi khu vực này xảy ra trên sao Hỏa hàng năm và các cơn bão bụi toàn cầu xảy ra trên khắp hành tinh Đỏ khoảng 10 năm một lần dẫn đến việc làm nóng thêm bầu khí quyển và gia tăng sự di chuyển lên của nước.

Stone cho biết, các quá trình tạo ra chuyển động theo chu kỳ này mâu thuẫn với bức tranh cổ điển về sự thoát nước từ Sao Hỏa, cho thấy nó chưa hoàn thiện. Theo quy trình cổ điển, băng hình thành từ nước được chuyển thành khí và bị phá hủy bởi tia nắng Mặt trời trong tầng khí quyển thấp hơn. Tuy nhiên, quá trình này sẽ diễn ra như một dòng nước chảy chậm, ổn định, không bị ảnh hưởng bởi các mùa hoặc bão bụi, không phù hợp với các quan sát hiện tại.

Stone nói thêm: “Điều này rất quan trọng vì chúng tôi không hề mong đợi có thể nhìn thấy nước trong bầu khí quyển phía trên của Sao Hỏa. Nếu chúng ta so sánh Sao Hỏa với Trái đất, nước trên Trái đất bị giới hạn gần bề mặt vì một thứ gọi là hygropause. Nó chỉ là một lớp trong khí quyển đủ lạnh để ngưng tụ (và do đó ngăn chặn) mọi hơi nước bay lên trên”.

Nhóm nghiên cứu lập luận rằng nước đang di chuyển qua những gì đáng lẽ phải là hiện tượng hygropause của Sao Hỏa, có khả năng quá ấm để ngăn hơi nước. Khi ở trên tầng cao của bầu khí quyển, các phân tử nước bị các ion tách ra rất nhanh. Trong vòng 4 giờ, các sản phẩm phụ sau đó bị mất vào không gian.

Việc mất bầu khí quyển và nước vào không gian là nguyên nhân chính khiến Sao Hỏa lạnh và khô so với Trái đất ấm và ẩm ướt. Dữ liệu mới này từ MAVEN tiết lộ một quá trình mà sự mất mát này vẫn xảy ra cho đến ngày nay.

Khi nhóm nghiên cứu ngoại suy những phát hiện của họ cách đây 1 tỷ năm, họ phát hiện ra rằng quá trình này có thể gây ra sự mất mát của một đại dương toàn cầu sâu khoảng hơn 43 cm.

Stone giải thích: “Nếu chúng ta lấy nước và trải đều trên toàn bộ bề mặt Sao Hỏa, đại dương nước bị mất vào không gian do quá trình mới mà chúng tôi mô tả sẽ sâu hơn 43 cm. Thêm 15cm sẽ bị mất chỉ do ảnh hưởng của các cơn bão bụi toàn cầu”.

Trong các cơn bão bụi toàn cầu, lượng nước có thể được vận chuyển lên tầng trên của bầu khí quyển nhiều gấp 20 lần. Ví dụ, một cơn bão bụi toàn cầu kéo dài 45 ngày giải phóng lượng nước tương đương vào vũ trụ mà Sao Hỏa sẽ mất đi trong một năm tĩnh lặng, tương đương 687 ngày Trái đất.

Trong khi Stone và nhóm nghiên cứu không thể ngoại suy xa hơn 1 tỷ năm, Stone nghĩ rằng quá trình này có thể không hoạt động giống như trước đó, bởi vì Sao Hỏa có thể đã có hiện tượng hygropause mạnh hơn từ lâu.

“Trước khi quá trình mà chúng tôi mô tả bắt đầu hoạt động, hẳn đã có một lượng đáng kể khí quyển thoát ra ngoài vũ trụ. Chúng tôi vẫn cần giảm thiểu tác động của quá trình này và thời điểm nó bắt đầu hoạt động”, Stone nhấn mạnh.

Trang Phạm/Dân trí

Theo Scitech Daily