Gửi bình luận
Với màu gỉ sắt đặc trưng, sao Hỏa từ lâu đã được gọi là hành tinh đỏ. Giờ đây, các nhà khoa học có thể đã phát hiện ra nguồn gốc tiềm năng của màu sắc đặc biệt đó, đảo lộn một lý thuyết phổ biến về màu đỏ của hành tinh gắn với Thần chiến tranh.
Sao Hỏa là một trong những hành tinh được nghiên cứu kỹ lưỡng nhất trong Hệ mặt trời của chúng ta do gần Trái đất (quỹ đạo sao Hỏa chỉ cách Trái đất hơn 0,3 AU) và nhiều tàu vũ trụ đã ghé thăm trong vài chục năm qua. Các tàu quỹ đạo và tàu đổ bộ đã cung cấp cho các nhà khoa học dữ liệu cho thấy màu đỏ của sao Hỏa xuất phát từ các khoáng chất sắt gỉ sét trong lớp bụi bao phủ hành tinh.
Tại một thời điểm nào đó, sắt trong đá trên sao Hỏa đã phản ứng với nước hoặc nước và oxy trong không khí, tạo ra oxit sắt — tương tự như cách gỉ sét hình thành trên Trái đất. Trong hàng tỉ năm, oxit sắt đã phân hủy thành bụi và lắng xuống khắp hành tinh sau khi bị gió sao Hỏa cuốn đi. Hiện gió sao Hỏa vẫn tạo ra các cơn lốc bụi và bão bụi lớn.
Bụi sắt nào bao phủ sao Hỏa?
Các phân tích trước đây về oxit sắt trên sao Hỏa, chỉ dựa trên các quan sát của tàu vũ trụ, không phát hiện ra bất kỳ bằng chứng nào về nước. Điều này khiến các nhà nghiên cứu tin rằng oxit sắt phải là hematit - một loại khoáng chất khô, thành phần chính của quặng sắt. Theo lý thuyết, hematit hình thành thông qua phản ứng với bầu khí quyển sao Hỏa trong một quá trình diễn ra suốt hàng tỉ năm. Nếu đúng như vậy, hematit sẽ hình thành muộn hơn trong lịch sử sao Hỏa do người ta nghi ngờ bề mặt sao Hỏa từng có hồ và sông.
Nghiên cứu mới kết hợp dữ liệu từ nhiều tàu vũ trụ và bụi sao Hỏa được mô phỏng đã gợi ý rằng một loại khoáng chất hình thành khi có nước lạnh có thể tạo ra màu đỏ, chứ không phải hematit. Chính điều này có thể thay đổi cách các nhà khoa học hiểu về sao Hỏa hàng triệu năm trước và lật lại vấn đề liệu Hành tinh đỏ có khả năng nuôi dưỡng sự sống hay không. Một nhóm các nhà khoa học đã báo cáo những phát hiện này vào 25.2 trên tạp chí Nature Communications.
Tác giả chính của nghiên cứu Adomas Valantinas là nghiên cứu sinh sau tiến sĩ tại khoa Khoa học Trái đất, môi trường và hành tinh tại Đại học Brown. Valantinas khẳng định: "Sao Hỏa vẫn là Hành tinh Đỏ. Chỉ là hiểu biết của chúng ta về lý do tại sao sao Hỏa có màu đỏ đã thay đổi".
Các nhà khoa học đã tự hỏi về thành phần chính xác của oxit sắt trong bụi sao Hỏa. Việc hiểu được cách nó hình thành sẽ cho phép họ có cái nhìn cơ bản về môi trường trong quá khứ và khí hậu trên sao Hỏa cổ đại như thế nào.
Giáo sư khoa học hành tinh Briony Horgan tại Đại học Purdue ở West Lafayette, Indiana cho biết: “Bụi bao phủ mọi thứ trên sao Hỏa và rất khó để nghiên cứu hay đưa ra một gợi ý. Mặc dù vậy, các hạt (sắt bị oxy hóa) rất nhỏ (nanomet hoặc nhỏ hơn) nên chúng thực sự không có cấu trúc tinh thể xác định và không thể được gọi là khoáng chất thực sự. Có những cách để hình thành sắt bị oxy hóa mà không cần nước và một số quy trình khô được đề xuất trong đó có quá trình oxy hóa bề mặt như lớp vỏ oxy hóa hình thành trong đá ở Thung lũng khô Nam Cực và quá trình oxy hóa bề mặt bằng cách mài mòn khi bề mặt bị thổi bằng các hạt cát trong thời gian dài. Nhưng cũng có rất nhiều cách để oxy hóa bằng nước, cả trong đất và hồ”.
Phân tích mới chỉ ra một loại oxit sắt khác có chứa nước gọi là ferrihydrite, hình thành nhanh trong nước lạnh. Ferrihydrite có khả năng hình thành trên sao Hỏa khi nước vẫn có thể tồn tại trên bề mặt trước khi hành tinh này trở nên lạnh hơn và không thích hợp cho sự sống. Các nghiên cứu trước đây đã ít nhiều gợi ý rằng ferrihydrite có thể là nguyên nhân gây ra màu đỏ của sao Hỏa, nhưng nghiên cứu mới đã kết hợp các phương pháp trong phòng thí nghiệm với dữ liệu quan sát lần đầu tiên để đưa ra bằng chứng.
Ý nghĩa của phát hiện
Horgan, người không tham gia vào công trình nghiên cứu, cho biết: "Phát hiện này đang cố gắng tìm ra cụ thể đâu là loại oxit sắt có cấu trúc tinh thể kém có thể là thành phần tạo màu đỏ của bụi sao Hỏa. Điều này sẽ hữu ích vì có thể giúp chúng ta xác định quá trình nào tạo ra bụi và thời điểm xảy ra",.
Valantinas và nhóm của ông đã sử dụng dữ liệu do tàu quỹ đạo Mars Express của Cơ quan Vũ trụ châu Âu, Tàu quỹ đạo ExoMars, Tàu quỹ đạo trinh sát sao Hỏa của NASA và các xe tự hành Curiosity, Pathfinder và Opportunity… thu thập.
Camera màu CaSSIS của Trace Gas Orbiter, còn được gọi là Hệ thống hình ảnh bề mặt màu và nổi, đã tiết lộ kích thước và thành phần chính xác của các hạt bụi trên sao Hỏa. Từ đó, cho phép các nhà nghiên cứu tạo ra phiên bản của riêng họ trên Trái đất.
Các nhà khoa học đã tạo ra bụi sao Hỏa của riêng họ trong phòng thí nghiệm bằng cách sử dụng các loại oxit sắt khác nhau. Bụi mô phỏng được đưa qua máy nghiền chuyên dụng để tạo ra các hạt có kích thước bằng với các hạt trên sao Hỏa với độ dày tương đương 1/100 sợi tóc của con người.
Nhóm nghiên cứu đã phân tích bụi bằng máy X-quang và máy quang phổ phản xạ, tương tự như kỹ thuật mà các tàu quỹ đạo sử dụng để nghiên cứu sao Hỏa khi quay quanh hành tinh này. Sau đó, các nhà khoa học so sánh dữ liệu phòng thí nghiệm với dữ liệu tàu vũ trụ.
Máy quang phổ phản xạ OMEGA của Mars Express cho thấy ngay cả những phần nhiều bụi nhất của sao Hỏa cũng có bằng chứng về khoáng chất giàu nước. Trong khi đó, khi so sánh với các mẫu trong phòng thí nghiệm, dữ liệu từ CaSSIS chỉ ra sự hiện diện của ferrihydrite là sự kết hợp tốt nhất với bụi trên sao Hỏa, thay vì hematit.
Máy quang phổ phản xạ OMEGA đã quan sát sao Hỏa kể từ tháng 4.2018, chụp ảnh màu có độ phân giải cao về bề mặt sao Hỏa. Giáo sư Nicolas Thomas tại Viện Vật lý thuộc Đại học Bern ở Thụy Sĩ, người đứng đầu nhóm phát triển máy chụp này cho biết: "Chúng tôi phát hiện ra rằng ferrihydrite trộn với bazan, một loại đá núi lửa, phù hợp nhất với các khoáng chất mà tàu vũ trụ quan sát thấy trên sao Hỏa".
Tác giả chính Valantinas cho biết thêm:"Ý nghĩa chính của nghiên cứu là vì ferrihydrite chỉ có thể hình thành khi nước vẫn còn trên bề mặt, nên sao Hỏa bị rỉ sét sớm hơn chúng ta nghĩ trước đây. Hơn nữa, ferrihydrite vẫn ổn định trong điều kiện hiện tại trên sao Hỏa".
