Mới đây, tại cuộc họp báo diễn ra vào 2 giờ sáng 6-11 (giờ Việt Nam) tại Washington, D.C., Cơ quan Hàng không Vũ trụ Mỹ (NASA) đã công bố một phát hiện quan trọng về sự biến mất của tầng khí quyển trên sao Hỏa. Công bố này dựa vào những dữ liệu thu được từ tàu vũ trụ MAVEN. Tàu MAVEN rời khỏi Trái đất vào tháng 11-2013 và đi vào quỹ đạo của sao Hỏa vào tháng 9-2014. Con tàu bắt đầu nghiên cứu khoa học hai tháng sau đó, chở theo các trang thiết bị để phân tích gió Mặt trời và ảnh hưởng của nó đối với khí quyển.
Bị phủ lớp bụi dày hơn… 114 km
Các nhà nghiên cứu cho rằng bầu khí quyển ban đầu của sao Hỏa dày đặc, thậm chí là dày hơn tầng khí quyển của Trái đất ngày nay. Thế nhưng, hiện bầu khí quyển hành tinh này chỉ bằng 1% so với khí quyển Trái đất. Chính vì thế sự “biến mất” của bầu khí quyển hành tinh Đỏ hiện đã trở thành một bí ẩn lớn đối với các nhà khoa học. NASA cũng nhận định rằng sự bốc hơi từ từ trong hơn 4,5 tỉ năm lịch sử của hệ Mặt trời cũng không giải thích được lý do tại sao khí quyển trên hành tinh này trở nên rất mỏng như hiện tại.
Trong nghiên cứu mới nhất của NASA, các nhà khoa học còn phát hiện ra một sự thật gây sốc rằng lớp cát bụi bề mặt của hành tinh Đỏ có độ dày lên đến hơn 114 km. Mức dày đặc về cát bụi này vượt ngoài khả năng của bất kỳ mọi quy trình khử cát bụi nào hiện nằm trong tầm thực hiện của con người. Hiện nguyên nhân tự nhiên tạo nên số cát bụi này vẫn là một ẩn số đối với các nhà khoa học. NASA cho rằng hai mặt trăng của sao Hỏa là Phobos và Deimos có thể là tác nhân chính. Tuy nhiên, một số nhà khoa học cho rằng nếu Phobos và Deimos là “tác giả” của số cát bụi này thì xung quanh sao Hỏa phải có một vòng cát bụi. Chiếc vòng này chính là “dấu vết” mà các mặt trăng để lại khi xoay quanh hành tinh. Nhưng trong bảy tháng quan sát, các nhà khoa học NASA vẫn không phát hiện bất kỳ “vòng cát bụi” nào xung quanh hành tinh Đỏ.
Một giả thuyết khác được đưa ra là lượng cát bụi khổng lồ trên sao Hỏa chính là các phân tử bụi ngoài hành tinh, được rải khắp vũ trụ. Lớp cát bụi này có thể đã được sản sinh ra bởi các thiên thạch và sao chổi, vốn có thể được tạo nên cũng từ những chất liệu đã tạo ra Thái Dương hệ mà chúng ta đang sinh sống. Hiện tượng cát bụi xuyên hành tinh xâm nhập vào bầu khí quyển đã từng được ghi nhận trên chính Trái đất. Các nhà khoa học cho rằng cũng chính hiện tượng này đã xảy đến cho người anh em màu đỏ của Trái đất.
Nhóm nghiên cứu của dự án MAVEN, đứng đầu là TS Bruce M. Jakosky, nhà khoa học ở Phòng thí nghiệm Khí quyển và Vật lý vũ trụ thuộc ĐH Colorado, Mỹ, đã công bố các phát hiện trên tạp chí khoa học danh giá Science. Phát hiện này có thể giải thích sự biến mất của bầu khí quyển sao Hỏa. Giải đáp được những gì xảy ra với khí quyển sao Hỏa là chìa khóa khai sáng việc sao Hỏa từng là một hành tinh ấm áp, từng có sông hồ, đại dương bao phủ bắc bán cầu, thuận lợi cho sinh sống nhưng khi khí quyển biến mất, nước lỏng cũng không còn cơ hội nào để tồn tại. Và giờ đây sao Hỏa chỉ còn là một hành tinh cằn cỗi như chúng ta đang được biết.
Những cơn bão Mặt trời đã xé toang bầu khí quyển sao Hỏa khiến sông hồ và đại dương không còn cơ hội “sống sót”. Ảnh: NASA
Bão Mặt trời xé toang bầu khí quyển
Các phát hiện mới chỉ ra rằng tầng khí quyển của sao Hỏa đã bị “xé nát” bởi những luồng gió Mặt trời, đặc biệt là trong những giai đoạn xảy ra hiện tượng “bão Mặt trời”. Dưới quá trình bắn phá dữ dội của những phân tử từ Mặt trời, tầng thượng quyển của hành tinh Đỏ đã nhanh chóng bị thổi bay đi. Mặt trời trong thuở còn sơ khai thường bất ổn hơn, nó thường xuyên phun trào bão Mặt trời. Nó phát sáng mạnh hơn với các bước sóng tia cực tím dài, góp phần phá hủy các nguyên tử trong khí quyển Hỏa tinh.
Có thể lý giải sự biến mất của khí quyển sao Hỏa theo hai cách. Đôi khi một electron bị đánh bật khỏi nguyên tử ở tầng thượng quyển, sau đó điện trường và từ trường của gió Mặt trời đẩy những nguyên tử mang điện tích đi xa. Mặt khác, những phân tử khí trong bầu khí quyển cũng có thể bị phá hủy trong không gian do va đập với các phân tử đến từ gió Mặt trời. Theo TS Jakosky, hai hiện tượng trên có tầm quan trọng ngang nhau. Nhóm nghiên cứu tập trung vào tác động trên những nguyên tử mang điện tích thoát đi ở tỉ lệ khoảng 100 g/giây. Trong cơn bão Mặt trời diễn ra trên Trái đất vào ngày 8-3 năm nay, tỉ lệ nguyên tử mang điện tích bay vào vũ trụ cao 10-20 lần, ở mức 2.000 g/giây. Sự kiện này mang đến cho nhóm nghiên cứu thước đo tốt để đối chiếu với những gì xảy ra khi bão Mặt trời tấn công sao Hỏa.
Jasper Halekas, giáo sư vật lý và thiên văn học tại ĐH Iowa, Mỹ, một thành viên của dự án MAVEN, cho biết năng lượng dội lên khí quyển Hỏa tinh trong một cơn bão Mặt trời tương đương một triệu tấn thuốc nổ TNT trong một giờ, mà theo GS Halekas ví von nó không khác gì một loại vũ khí hạt nhân hạng lớn. Những cơn bão Mặt trời như vậy không phải là chuyện “cơm bữa” nhưng cũng không phải “của hiếm”, thường xảy ra vài lần mỗi năm, TS Halekas nói và cho biết thêm bão Mặt trời tương đương với sóng thần trên sao Hỏa.
Trong một nghiên cứu khác của NASA, cũng được tiến hành dựa trên những dữ liệu mà tàu MAVEN thu thập được, các nhà khoa học đã phát hiện ra rằng bầu khí quyển của sao Hỏa không ổn định mà đã từng thay đổi liên tục trong quá khứ. Với hàng ngàn đợt số liệu đo đạc thu thập được từ hai sứ mệnh tàu vũ trụ Viking (phóng vào năm 1975) và sứ mệnh MAVEN, các nhà khoa học phát hiện rằng mức khí ôxy trong bầu khí quyển sao Hỏa thực sự nhiều hơn phỏng đoán, đồng thời nhiệt độ của sao Hỏa cũng thay đổi rất dữ dội.
Trưởng nhóm nghiên cứu đề tài này, ông Bougher, cho biết không chỉ có những cơn bão Mặt trời là tác nhân “sát hại” bầu khí quyển của hành tinh Đỏ. Trọng lực của hành tinh này cũng góp phần tạo nên sự thay đổi của bầu khí quyển. Theo ông, những “cơn sóng trọng lực” tăng theo cấp số nhân cho đến khi chúng trở nên quá lớn, không còn ổn định, đổ vỡ và làm thay đổi cấu trúc của lớp thượng tầng khí quyển sao Hỏa. Ông Bougher cho biết quá trình này cũng tương tự những gì xảy ra trên Trái đất. Tuy nhiên, chính những dãy núi và hẻm núi khổng lồ trên sao Hỏa đã góp phần tạo nên sự thay đổi về trọng lực khủng khiếp đến mức phá vỡ cả bầu khí quyển.
Ánh sáng cực quang khổng lồ
Sau khi tiến vào quỹ đạo của sao Hỏa vào cuối năm 2014, tàu du hành MAVEN đã tiến sâu vào các lớp khí quyển của hành tinh Đỏ và ghi nhận lại những diễn biến xảy ra khi các loại khí gas và năng lượng từ trường bùng nổ từ Mặt trời tiếp xúc với hành tinh Đỏ. Các thiết bị của tàu MAVEN đã ghi nhận đ??c m?t hi?n t??ng l?m kinh ng?c gi?i khoa h?c, ?? l? hi?n t??ng c?c quang ph?t s?ng kh?ng th??ng xuy?n trong b?u kh? quy?n sao H?a. Theo c?c nghi?n c?u m?i nh?t c?a NASA c?ng b? tr?n t?p ch? ược một hiện tượng làm kinh ngạc giới khoa học, đó là hiện tượng cực quang phát sáng không thường xuyên trong bầu khí quyển sao Hỏa. Theo các nghiên cứu mới nhất của NASA công bố trên tạp chí Science, một lần cực quang của sao Hỏa có thể kéo dài vài ngày trong tháng 12 năm ngoái và ba lần khác diễn ra trong tích tắc vào tháng 2 và tháng 3 năm nay.
Trên Trái đất, hiện tượng cực quang xảy ra do từ trường dẫn gió Mặt trời đến những vùng cực. Cực quang thường được bắt gặp nhiều nhất ở những vĩ độ cao và hiếm khi chúng xuất hiện gần xích đạo. Từ những quan sát khác về lớp bụi phân bố đồng đều ở vị trí cao trong tầng thượng quyển sao Hỏa, các nhà khoa học kết luận hạt bụi đến từ không gian giữa các hành tinh chứ không không phải từ bề mặt các mặt trăng của sao Hỏa.
Tuy nhiên, không phải chỉ xuất hiện một lớp mỏng trên bầu khí quyển như tại Trái đất, các nghiên cứu của MAVEN cho thấy ánh sáng cực quang của sao Hỏa có thể tiến sâu vào bên trong bầu khí quyển hành tinh đến gần 60 km. Đây là mức cực quang sâu nhất từng được ghi nhận trên mọi hành tinh NASA từng quan sát được. Theo các nhà khoa học, các thảm từ trường cổ đại từng một thời bao bọc và bảo vệ sao Hỏa khỏi những cơn gió Mặt trời giờ đây chỉ còn một lượng ít ỏi. Điều này đã tạo điều kiện để các cơn bão Mặt trời “làm mưa làm gió” và tạo ra một vùng cực quang rộng lớn trên bề mặt sao Hỏa.
