NASA lần đầu tiên chứng kiến hiện tượng 'đạn đại bác Mặt Trời' được cho là nguyên nhân tước đi khí quyển và nước của sao Hỏa

Sau gần một thập kỷ theo dõi từ quỹ đạo, tàu vũ trụ MAVEN của NASA đã quan sát trực tiếp quá trình mà các nhà khoa học lâu nay nghi ngờ là nguyên nhân dẫn đến sự mất mát khí quyển của Sao Hỏa.

Sau gần một thập kỷ lặng lẽ bay quanh hành tinh Đỏ, tàu vũ trụ MAVEN của NASA đã cung cấp bằng chứng trực tiếp đầu tiên về cơ chế mà giới khoa học từng nghi ngờ từ lâu.

Cụ thể, các luồng hạt năng lượng cao từ Mặt Trời đã tấn công và từng bước bào mòn bầu khí quyển của Sao Hỏa, dẫn đến sự biến mất của nước và khả năng sống tiềm tàng trên hành tinh này.

Những phát hiện mới nhất, công bố trên tạp chí Science Advances vào ngày 28/5, đã mang đến cái nhìn rõ ràng nhất về quá trình gọi là 'phun trào khí quyển', trong đó Mặt Trời bắn những 'quả đại bác vô hình' vào khí quyển Sao Hỏa, thổi bay các phân tử quan trọng ra ngoài không gian.

Shannon Curry, nhà nghiên cứu chính của sứ mệnh MAVEN thuộc Đại học Colorado Boulder, cho biết: 'Giống như trò chơi bắn đại bác trong hồ bơi. Trong trường hợp này, đại bác là các ion nặng đâm vào khí quyển rất nhanh và thổi bay các nguyên tử và phân tử trung tính ra ngoài'.

Về bản chất, 'phun trào khí quyển' xảy ra khi các hạt năng lượng cao từ gió Mặt Trời, là dòng chảy liên tục các ion phát ra từ Mặt Trời, đâm sầm vào tầng khí quyển trên Sao Hỏa.

Cuộc va chạm này truyền năng lượng cho các phân tử trung tính, làm cho chúng đủ mạnh để vượt qua lực hút của Sao Hỏa và bay ra ngoài không gian. Đây chính là cách mà khí quyển Sao Hỏa dần bị rút kiệt theo thời gian.

Giới khoa học từ lâu đã nghi ngờ rằng cơ chế này là yếu tố quyết định trong việc Sao Hỏa mất đi khí quyển dày đặc và khả năng duy trì nước lỏng trên bề mặt.

Tuy nhiên, đây là lần đầu tiên hiện tượng này được quan sát trực tiếp bằng các thiết bị khoa học tiên tiến ngoài không gian.

Sử dụng dữ liệu từ ba thiết bị cảm biến trên MAVEN, nhóm nghiên cứu đã tạo ra một bản đồ chi tiết về sự phân bố của khí argon, một khí hiếm, trơ, nặng và ít bị ảnh hưởng bởi các phản ứng hóa học khác trong khí quyển.

Argon là chỉ dấu lý tưởng cho quá trình thoát khí, vì sự hiện diện bất thường của nó ở độ cao nơi gió Mặt Trời tác động mạnh nhất là bằng chứng cho thấy các phân tử đã bị bắn ra ngoài theo đúng mô hình phun trào.

Nồng độ argon cao hơn nhiều so với mức mà lực hấp dẫn của Sao Hỏa có thể giữ lại một cách tự nhiên, điều này xác nhận rằng khí quyển của hành tinh này đã và đang bị 'thổi bay'.

Dữ liệu mới thậm chí chỉ ra rằng tốc độ của hiện tượng phun trào nhanh gấp bốn lần so với các dự đoán trước đó, một phát hiện gây bất ngờ lớn trong cộng đồng khoa học.

Những đợt bùng nổ này càng trở nên rõ rệt hơn trong các cơn bão Mặt Trời, cung cấp một manh mối quan trọng về mức độ nghiêm trọng của quá trình xói mòn khí quyển trong giai đoạn đầu của Sao Hỏa, khi hành tinh này không còn từ trường để bảo vệ trước các tấn công từ không gian.

Điều cốt lõi chính là: hàng tỷ năm trước, Sao Hỏa từng có từ trường bảo vệ giống như Trái Đất, nhưng rồi nó biến mất.

Kể từ đó, hành tinh này trở nên trơ trọi và dễ bị tổn thương, dẫn đến việc bị 'tước vũ khí' trong cuộc chiến chống lại gió Mặt Trời.

Không có khí quyển dày để giữ nhiệt và áp suất, nước lỏng trên bề mặt không thể tồn tại, và các đại dương, sông hồ xưa kia từng chảy qua Sao Hỏa cũng từ từ biến mất, chỉ còn lại những dấu tích khô cạn và lạnh giá như chúng ta thấy ngày nay.

"Những kết quả này giúp xác định vai trò trung tâm của hiện tượng phun trào trong quá trình mất khí quyển của Sao Hỏa, từ đó ảnh hưởng đến sự tồn tại của nước trên bề mặt hành tinh", Curry nhấn mạnh.

Tuy nhiên, để xác định liệu đây có phải là yếu tố quyết định trong biến đổi khí hậu lâu dài trên Sao Hỏa hay không, các nhà nghiên cứu vẫn cần kết hợp nhiều phương pháp khác nhau, từ mô hình khí hậu, phân tích dữ liệu đồng vị, đến khảo cổ học khí quyển để nhìn lại hàng tỷ năm tiến hóa của hành tinh này.

Chỉ khi đó, chúng ta mới có thể xác định rõ ràng liệu hiện tượng phun trào chỉ 'cạo lớp bề mặt' khí quyển Sao Hỏa hay đã thực sự khiến nó rỗng ruột.

Trong khi chờ đợi những phân tích sâu hơn, sứ mệnh MAVEN, đã hoạt động từ năm 2014, vẫn đang tiếp tục cung cấp những dữ liệu quý báu về cách các hành tinh mất đi bầu khí quyển và biến đổi khí hậu trong không gian.

Với việc lần đầu tiên quan sát trực tiếp hiện tượng phun trào, MAVEN đang mở ra một kỷ nguyên mới trong việc giải mã lịch sử cổ đại của hành tinh từng được cho là có thể hỗ trợ sự sống.

Giữa hàng triệu dữ kiện từ không gian, một trong những câu hỏi lớn nhất của nhân loại – liệu Sao Hỏa từng có sự sống – đang dần được làm rõ, từng lớp một, từ những phát hiện như cú 'bắn đại bác vô hình' của Mặt Trời hôm nay.