Các nhà khoa học đã sử dụng một công cụ trên tàu vũ trụ ‘Mars Atmosphere and Volatile EvolutioN’ của NASA, hay MAVEN, để phát hiện ra hơi nước gần bề mặt của Hành tinh Đỏ bay vào bầu khí quyển với một tốc độ cao đến kinh ngạc. Ở đó, hơi nước dễ dàng bị phân hủy bởi các hạt khí mang điện - hoặc ion - và sau đó bị phân tán vào không gian.
Các nhà nghiên cứu cho biết, hiện tượng mà họ phát hiện được là một trong số những nguyên nhân khiến Sao Hỏa mất đi lượng nước tương đương với đại dương toàn hành tinh trong hàng tỷ năm. Theo báo cáo về phát hiện của họ vào ngày 13/11/2020 trên tạp chí Science, tình trạng mất nước trên Sao Hỏa vẫn tiếp tục đến ngày nay do hơi nước trong các mùa ấm hơn được đưa lên các tầng cao của khí quyển sau khi thăng hoa trực tiếp từ những khối băng ở hai cực.
-
- Lượng nước trong bầu khí quyển của Sao Hỏa thay đổi tùy theo mùa. Trong các cơn bão bụi toàn cầu và khu vực, xảy ra vào mùa xuân và mùa hè ở miền nam, lượng nước tăng đột biến. (Ảnh: Đại học Arizona / Shane Stone / NASA Goddard / Dan Gallagher)
Ông Shane W. Stone, một nghiên cứu sinh tiến sĩ về khoa học hành tinh tại Phòng thí nghiệm Mặt trăng và Hành tinh của Đại học Arizona ở Tucson, cho biết: “Tất cả chúng tôi đều ngạc nhiên khi thấy mật độ hơi nước cao như vậy trong khí quyển. Các phép đo mà chúng tôi sử dụng chỉ có thể đạt được khi MAVEN bay lên qua bầu khí quyển của Sao Hỏa, cao hơn toàn bộ bề mặt hành tinh."
Để thực hiện nghiên cứu, Stone và các đồng nghiệp của ông đã dựa vào dữ liệu từ Máy đo Phổ Khối lượng Khí trơ và Ion của MAVEN (NGIMS), được phát triển tại Trung tâm Vũ trụ Goddard của NASA ở Greenbelt, Maryland. Khối phổ kế lấy không khí bên ngoài và phân tách các ion trong đó theo khối lượng của chúng, từ đó có thể xác định được thành phần của không khí.
Stone và nhóm đã theo dõi lượng ion nước dồi dào trên Sao Hỏa trong hơn hai ‘năm Sao Hỏa’. Bằng cách đó, họ xác định rằng lượng hơi nước ở tầng trên cùng của bầu khí quyển (vào khoảng 93 dặm, hoặc 150 km trên bề mặt) là cao nhất trong mùa hè ở Nam bán cầu. Khi đó hành tinh gần Mặt trời nhất trong cả năm, do đó ấm hơn và các cơn bão bụi có nhiều khả năng xảy ra hơn.
-
- Nước bị mất trên Sao Hỏa khi có hay không có các cơn bão bụi. (Ảnh: NASA/Goddard/CI Lab/Adriana Manrique Gutierrez/Krystofer Kim)
Nhiệt độ ấm trong mùa hè và gió mạnh kết hợp với bão bụi giúp đưa các phân tử hơi nước đến các tầng trên cùng của khí quyển, nơi nó có thể dễ dàng bị phân tách thành oxy và hydro. Sau đó, hydro và oxy thoát ra ngoài không gian. Trước đây, các nhà khoa học cho rằng hơi nước bị giữ lại gần bề mặt Sao Hỏa giống như trên Trái Đất.
Ông Stone cho biết: “Mọi thứ khi được đưa đến các tầng cao của bầu khí quyển đều bị phá hủy, kể cả trên Sao Hỏa hay trên Trái Đất, bởi vì đây là phần khí quyển chịu toàn bộ lực tác động đến từ Mặt Trời”.
Các nhà nghiên cứu đã đo được lượng nước nhiều hơn 20 lần so với bình thường trong hai ngày vào tháng 6 năm 2018, khi một cơn bão bụi nghiêm trọng ở quy mô toàn cầu xảy ra bao trùm Sao Hỏa (cơn bão khiến tàu thăm dò Opportunity của NASA ngừng hoạt động). Stone và các đồng nghiệp của ông ước tính lượng nước mất đi trên Sao Hỏa trong 45 ngày trong cơn bão này bằng lượng nước mất đi trong suốt một năm của Sao Hỏa, tức là khoảng hai năm Trái Đất.
Paul Mahaffy, Giám đốc Bộ phận Thám hiểm Hệ Mặt trời tại NASA Goddard và là nhân viên nghiên cứu chính của NGIMS, cho biết: “Chúng tôi đã thấy rằng các cơn bão bụi làm gián đoạn chu trình nước trên Sao Hỏa và đẩy các phân tử nước lên cao hơn trong khí quyển, nơi các phản ứng hóa học có thể giải phóng các nguyên tử hydro của chúng, sau đó bị mất vào không gian”.
Các nhà khoa học khác cũng phát hiện ra rằng bão bụi trên Sao Hỏa có thể đưa hơi nước lên cao. Nhưng cho đến bây giờ họ mới có thể nhận ra rằng hơi nước sẽ lên đến tầng cao nhất của bầu khí quyển. Có rất nhiều ion trong vùng khí quyển này có thể phá vỡ các phân tử nước nhanh hơn 10 lần so với việc chúng bị phân tách ở các tầng thấp hơn.
Anh Mehdi Benna, một nhà khoa học hành tinh của Goddard và là chuyên gia phổ kế NGIMS của MAVEN cho biết: “Điều đặc biệt của khám phá này là nó cung cấp cho chúng tôi một phương thức mới mà chúng tôi không nghĩ rằng nó tồn tại để nước thoát ra khỏi môi trường Sao Hỏa. Về cơ bản, nó sẽ thay đổi tính toán của chúng tôi về tốc độ nước đang thoát hiện nay và trong quá khứ”.
Quang Minh
Theo Scitechdaily
