Nước là một thành phần cần thiết cho sự sống trên Trái đất và các hành tinh khác. Các nhà khoa học đã tìm thấy rất nhiều bằng chứng chứng minh sao Hoả từng có nước từ thuở sơ khai. Tuy nhiên, ngày nay sao Hoả lại không có nước trên bề mặt.
Nghiên cứu mới từ Đại học Washington ở St. Louis cho biết nguyên nhân chính là vì: kích thước bề mặt của Sao Hỏa không đủ để chứa một lượng nước lớn.
Các nhà khoa học đã từng có nhiều nghiên cứu và phân tích về các thiên thạch trên sao Hỏa có niên đại từ những năm 1980, phát hiện sao Hỏa đã từng có nhiều nước hơn cả Trái đất.
Tàu vũ trụ quỹ đạo Viking của NASA và gần đây là tàu Curiosity and Perseverance di chuyển trên mặt đất đã quay lại những hình ảnh ấn tượng về bề mặt của sao Hỏa có chứa các đồng bằng các thung lũng sông và kênh rạch.
Mặc dù có các bằng chứng đủ để chứng minh bề mặt sao Hoả từng có nhiều nước nhưng trên thực tế trên bề mặt sao hoả hiện tại không có nước. Các nhà nghiên cứu đang tìm ra nhiều nguyên nhân, bao gồm cả sự suy yếu từ trường của sao Hỏa có thể dẫn đến mất một bầu khí quyển dày.
Một nghiên cứu được công bố vào tuần 20 tháng 9 trong Kỷ yếu của Viện Hàn lâm Khoa học Quốc gia cho thấy một lý do cơ bản hơn tại sao sao Hỏa ngày nay trông rất khác biệt so với "đá cẩm thạch xanh" của Trái đất.
Ông Vương, trợ lý giáo sư về khoa học trái đất và hành tinh về Nghệ thuật & Khoa học tại Đại học Washington, tác giả cao cấp của nghiên cứu cho biết: “Số phận của sao Hỏa đã được quyết định ngay từ đầu. Có thể có một ngưỡng yêu cầu về kích thước của các hành tinh đá để giữ đủ nước cho sự sống và kiến tạo mảng, với khối lượng vượt quá khối lượng của sao Hỏa’’.
-
- Kết quả nghiên cứu này sẽ giúp các nhà thiên văn học trong việc tìm kiếm các hành tinh ngoại có thể sinh sống được trong các Hệ mặt trời khác. (Ảnh minh hoạ: Pixabay)
Đối với nghiên cứu mới, giáo sư Vương và các đồng nghiệp của ông đã sử dụng các đồng vị ổn định của nguyên tố kali (K) để ước tính sự hiện diện, phân bố và sự phong phú của các nguyên tố dễ bay hơi trên các thiên thể hành tinh khác nhau.
Kali là một nguyên tố dễ bay hơi, nhưng các nhà khoa học đã quyết định sử dụng nó như một loại chất đánh dấu các nguyên tố và hợp chất dễ bay hơi hơn, chẳng hạn như nước. Đây là một phương pháp tương đối mới khác với những nỗ lực trước đây nhằm sử dụng tỷ lệ kali trên thori (Th) được thu thập bằng viễn thám và phân tích hóa học để xác định lượng chất bay hơi mà sao Hỏa từng có. Trong nghiên cứu trước đây, các thành viên của nhóm nghiên cứu đã sử dụng phương pháp đánh dấu kali để nghiên cứu sự hình thành của mặt trăng.
Ông Vương và đồng nghiệp của ông đã đo thành phần đồng vị kali của 20 thiên thạch sao Hỏa đã được xác nhận trước đó, được chọn là đại diện cho thành phần silicat khối lượng lớn của hành tinh đỏ.
Với phương pháp tiếp cận này, các nhà nghiên cứu xác định rằng sao Hỏa đã bị mất nhiều kali và các chất bay hơi khác so với Trái đất trong quá trình hình thành, nhưng giữ lại nhiều chất bay hơi này hơn Mặt trăng và tiểu hành tinh 4-Vesta, hai thiên thể nhỏ hơn và khô hơn nhiều so với Trái đất và sao Hỏa.
Các nhà nghiên cứu đã tìm thấy mối tương quan được xác định rõ ràng giữa kích thước cơ thể và thành phần đồng vị kali.
Katharina Lodders, giáo sư nghiên cứu về Trái đất và khoa học hành tinh tại Đại học Washington, đồng tác giả của nghiên cứu, cho biết: “Nguyên nhân mà các các nguyên tố dễ bay hơi có sự đa dạng và hợp chất của chúng trong các hành tinh có sự khác biệt ít hơn nhiều so với trong các thiên thạch nguyên thủy chưa phân biệt. Việc phát hiện ra mối tương quan của các thành phần đồng vị K với lực hấp dẫn của hành tinh là một khám phá mới lạ có ý nghĩa định lượng quan trọng về thời điểm và cách thức các hành tinh phân biệt được và mất các chất bay hơi của chúng”.
Giao sư Vương nói: “Các thiên thạch trên sao Hỏa là mẫu có sẵn duy nhất để chúng tôi nghiên cứu cấu tạo hóa học của sao Hỏa. Những thiên thạch trên sao Hỏa đó có từ vài trăm triệu đến 4 tỷ năm và chứa đựng lịch sử tiến hóa đầy biến động của hành tinh Đỏ”.
Thông qua việc đo lường đồng vị của các nguyên tố bay hơi vừa phải, chẳng hạn như kali, chúng ta có thể suy ra mức độ cạn kiệt dễ bay hơi của các hành tinh khối lượng lớn và so sánh giữa các thiên thể khác nhau trong Hệ Mặt trời.
Ông Vương nói: “Không thể chối cãi rằng bề mặt sao Hoả từng có nước nhưng rất khó để xác định tổng lượng nước trong tổng số sao Hỏa từng có mà chỉ thông qua các nghiên cứu thám hiểm và thám hiểm từ xa. Có rất nhiều mô hình cho hàm lượng nước lớn của sao Hỏa. Thậm chí sao Hỏa ban đầu còn ẩm ướt hơn cả Trái đất. Chúng tôi không tin rằng đó là trường hợp”.
Cô Chân Thiên, một nghiên cứu sinh trong phòng thí nghiệm của ông vương và là Học giả Học viện Quốc tế McDonnell , là tác giả đầu tiên của bài báo. Cộng tác viên nghiên cứu sau tiến sĩ Piers Koefoed là đồng tác giả cũng như Hannah Bloom, người tốt nghiệp Đại học Washington năm 2020. Ông Vương và Lodders là nghiên cứu sinh của Trung tâm Khoa học Vũ trụ McDonnell của trường đại học .
Các nhà nghiên cứu cho biết, phát hiện này có ý nghĩa đối với việc tìm kiếm sự sống trên các hành tinh khác ngoài sao Hỏa.
Việc nằm quá gần Mặt trời (hoặc, đối với các hành tinh ngoài hành tinh, quá gần với ngôi sao của chúng) có thể gây ảnh hưởng đến lượng chất bay hơi mà một hành tinh có thể giữ lại. Các nhà khoa học đã sử dụng phép đo khoảng cách từ sao để xác định "vùng có thể có sự sống" xung quanh các ngôi sao.
Klaus Mezger làm việc tại Trung tâm Không gian và Môi trường sống tại Đại học Bern, Thụy Sĩ cho biết: "Những kết quả nghiên cứu này sẽ giúp các nhà thiên văn học trong việc tìm kiếm các hành tinh ngoại có thể sinh sống được trong các Hệ mặt trời khác”.
Bây giờ ông Vương nghĩ rằng, đối với các hành tinh nằm trong vùng có thể sinh sống được, thì yếu tố quan trọng cần xem xét đầu tiên đó là kích thước của hành tinh đó.
Ông nói: “Kích thước của một ngoại hành tinh là một trong những thông số dễ xác định nhất. Dựa trên kích thước và khối lượng, giờ đây chúng tôi biết liệu một hành tinh bên ngoài có phải là “ứng cử viên” phù hợp cho sự sống hay không, bởi vì yếu tố quyết định bậc nhất đối với khả năng lưu giữ hay dễ bay hơi là chính là kích thước của hành tinh đó”.
Ngọc Mai
