Sao Hỏa là một sa mạc? Nghiên cứu mới đề xuất một cách giải thích
Một trong những bài toán lớn nhất chưa được giải trong khoa học hành tinh hiện đại là bài toán về bề mặt sao Hỏa.
Sao Hỏa có những hẻm núi được hình thành từ những con sông mà trước đây nhiệt độ từng đủ ấm để có nước ở dạng lỏng. Vậy nó đã trở thành một sa mạc trống rỗng như ngày nay như thế nào – và vì sao?
Một nghiên cứu do nhà khoa học hành tinh ĐH Chicago Edwin Kite dẫn dắt đã đem lại một giải thích mới về việc tại sao sao Hỏa chưa bao giờ duy trì được mức nhiệt độ này trong một thời gian dài.
Được xuất bản trên Nature, mô hình của họ đã đề xuất lý giải là các thời kỳ có nước ở dạng lỏng mà chúng ta thấy trong quá khứ được khởi đầu bằng độ sáng của mặt trời và các điều kiện trên sao Hỏa khiến cho nó ngày một trở thành sa mạc theo thời gian – tương phản với trái đất, nơi sự sống tồn tại theo thời gian.
Nghiên cứu được xây dựng trên những phát hiện từ sứ mệnh Trí tò mò (Curiosity mission) của Phòng thí nghiệm Khoa học sao Hỏa của NASA: thiết bị này cuối cùng đã tìm thấy đá giàu các khoáng chất, có thể giải thích bầu khí quyển sao Hỏa đã biến mất vào nơi nào.
“Trong nhiều năm, chúng ta đã giữ trong đầu câu hỏi lớn chưa được giải đáp về việc tại sao trái đất lại có thể giữ được điều kiện sinh sống cho các hệ sinh thái trong khi sao Hỏa lại làm mất nó”, Kite, một phó giáo sư khoa học địa vật lý tham gia vào sứ mệnh Trí tò mò, nói.
“Các mô hình của chúng tôi đề xuất rằng có những thời kỳ có khả năng sinh sống được trên sao Hỏa là sự ngoại lệ chứ không phải quy luật, và nhìn chung sao Hỏa luôn tự tồn tại như một hành tinh sa mạc”.
Thời đại vàng của khoa học sao Hỏa
Sao Hỏa có hầu hết các thành phần cấu tạo như trái đất – đó là một hanh tinh đá với chút ít carbon và nước, gần đủ để được mặt trời sưởi ấm nhưng không đủ để bị nấu chín dưới ánh mặt trời – và cho đến ngày nay là một sa mạc bị đóng băng trong khi trái đất vẫn vun đắp cho sự sống. Trong nhiều năm, các nhà khoa học đã tìm kiếm câu trả lời cho câu hỏi tại sao chúng ta có thể đọc được điều này từ trái đất mà không phải sao Hỏa.
Điều bí ẩn nằm sâu phía dưới bề mặt, cho đến khi chúng ta có thể nhìn thấy những thung lũng từ các dòng sông khô cạn và những đáy hồ cổ trên bề mặt sao Hỏa, chứng tỏ hành tinh này từng có thời điểm có một khí hậu ấm áp đủ để nước tồn tại ở trạng thái lỏng.
“May mắn là sao Hỏa đã bảo vệ được dấu vết về một thảm họa môi trường trong đá trên bề mặt của nó”, Kite nói. “Và ngày nay, chúng ta đang trong thời đại vàng của khoa học sao Hỏa, với hai tàu tự hành được plutonium tiếp lực trên bề mặt và một hạm đội tàu vũ trụ quốc tế trong quỹ đạo của nó. Điều đó cho phép chúng ta khám phá một cách sâu sắc hành tinh này qua những dấu vết đó”.
Khi nói đến một hành tinh giữ được sự ấm áp và ôn hòa, việc khởi đầu cách làm này vẫn còn chưa đủ – cần những cơ chế để giữ được sự ổn định theo thời gian để thích ứng với những thay đổi ở trên và xung quanh hàng tinh nữa.
Các nhà khoa học nghĩ rằng trái đất làm được điều này thông qua một hệ thống cân bằng được tinh chỉnh vô cùng hiệu quả để đưa carbon từ bầu trời xuống để hình thành đá và ngược trở lại. Carbon dioxide trong bầu khí quyển sưởi ấm hành tinh nhưng các mức nhiệt ấm hơn có thể làm gia tốc các phản ứng khóa chặt carbon dioxide vào đá, mà cuối cùng sẽ kháng cự lại sự gia tăng nhiệt độ. Cuối cùng, carbon thoát trở lại khí quyển thông qua sự phun trào núi lửa. Hàng triệu năm qua, chu trình này xuất hiện và giữ trái đất ở trạng thái bền vững và lý tưởng cho sự sống.
Trên sao Hỏa, các nhà khoa học đề xuất, có một chu trình tương tự diễn ra nhưng là một chu trình tự giới hạn.
Điều này làm sáng tỏ thực tế là độ sáng của mặt trời của chúng ta tăng lên rất chậm chạp theo thời gian – khoảng 8% trong vòng tỉ năm trời. Khi mặt trời chiếu sáng, các nhà khoa học đặt giả thuyết, nước lỏng bắt đầu chảy trên sao Hỏa nhưng nước lại trở thành nguyên nhân khiến carbon dioxide bị kẹt lại trong đá như những gì đã diễn ra trên trái đất, và như một chiếc nôi đung đưa, hành tinh này trở lại với trạng thái là một sa mạc lạnh lẽo và cằn cỗi.
“Tương phản với trái đất, nơi luôn luôn có một số núi lửa phun trào, sao Hỏa giờ là đang trong giai đoạn núi lửa ngủ đông và tốc độ nhả khí của núi lửa trên sao Hỏa rất chậm chạp”, Kite giải thích.
“Vì vậy trong tình trạng này, bạn thực sự không thể có một cơ chế cân bằng giữa carbon dioxide ở trong và carbon dioxide ở ngoài, bởi vì nếu bạn có một ít nước lỏng, bạn sẽ phải thu lấy carbon dioxide thông qua sự hình thành carbonate”.
Nhóm nghiên cứu xây dựng các mô hình mở rộng để chứng tỏ cách những thay đổi này có thể xảy ra như thế nào. Họ đề xuất là sao Hỏa trải qua những thời kỳ ngắn có nước lỏng, sau đó là thời kỳ kéo dài 100 triệu năm là sa mạc. Giờ thì chúng ta đã biết rằng, khoảng trống 100 triệu năm về khả năng sinh sống là điều rất tệ với sự sống.
Một bí ẩn sao Hỏa
Các nhà khoa học có thể có được lời giải thích này là nhờ khám phá cúa tàu tự hành Trí tò mò mà NASA đã thông báo vào đầu năm nay, về những hòn đá giàu carbonate trên bề mặt sao Hỏa. Điều này chính là một miếng ghép bị thiếu trong câu đố hàng chục năm qua, các nhà khoa học cho biết.
Để có được nước lỏng, sao Hỏa phải có một bầu khí quyển dày hơn được tạo bằng khí nhà kính như carbon dioxide. Nhưng ngày nay bầu khí quyển của nó rất mỏng khiến cho xuất hiện một câu hỏi khác về carbon đã biến mất ở nơi nào.
“Con người đã tìm kiếm một lăng mộ chôn vùi bầu khí quyển này trong nhiều năm”, Kite nói.
Lời giải thích đơn giản nhất có thể là nó bị hút vào trong những tảngg đá như trên trái đất nhưng chiếc xe tự hành đầu tiên đã không thể đem lại bằng chứng nào về đá giàu carbonate.
Và đến cuộc hành trình của Trí tò mò trên một ngọn núi ở sao Hỏa mang tên núi Sắc (Sharp) cuối cùng đã tìm thấy những tảng đá chứa carbonate. Và khi nó tiếp tục hành trình của mình, cần những thử nghiệm nữa để chứng tỏ liệu carbonate từng xuất hiện trên diện rộng như các nhà khoa học nghi ngờ hay không.
“Đó thực sự là những gì mà anh không thể biết cho đến khi anh có một tàu tự hành trên bề mặt”, đồng tác giả Benjamin Tutolo, một giáo sư ở trường Calgary nói. “Các đo đạc về mặt hóa học và khoáng chất sẽ cung cấp những thông tin thiết yếu cho cuộc tìm kiếm của chúng tôi tiếp tục hướng về phía trước, để trả lời câu hỏi cac hành tinh có sự sống như thế nào và tại sao lại có được điều kiện đó, qua đó tìm kiếm những thế giới mến khách trong vũ trụ này”.
Anh Vũ dịch từ ĐH Chicago
Nguồn: https://news.uchicago.edu/story/was-mars-doomed-be-desert-study-proposes-new-explanation
