Sông băng kể chuyện về Sao Hoả cổ đại

Phát hiện mới này có ý nghĩa đặc biệt quan trọng đối với sự hiểu biết của con người về khả năng sinh sống tại hành tinh đỏ, cũng như mở đường cho các nhiệm vụ thám hiểm trong tương lai.

Cuộc khủng hoảng 3,6 tỷ năm trước

Sao Hỏa là một thế giới sa mạc băng giá, được bao phủ trong một lớp khí quyển carbon dioxide mỏng. Lớp khí quyển này rất mỏng manh, áp suất thấp hơn 1% so với không khí của Trái Đất ở mực nước biển-quá loãng để nước lỏng ổn định có thể chảy trên bề mặt hành tinh này. Tuy nhiên, các khảo sát lại cho thấy, cảnh quan của hành tinh này đầy rẫy các mạng lưới thung lũng cổ đại, các lòng sông và các rặng sỏi được gọi là esker. Nhờ những bằng chứng địa chất như vậy cũng như các nghiên cứu cẩn thận về bầu khí quyển của Sao Hỏa, chúng ta biết rằng hành tinh này từng có một bầu khí quyển dày hơn nhưng đã bị gió mặt trời xói mòn từ lâu.

Sao Hỏa dường như đã trải qua nhiều lần biến đổi khí hậu trong 4 tỷ năm qua. Trái Đất cũng vậy. Các nhà khoa học đã nhiều lần tranh luận sôi nổi về việc khí hậu ban đầu trông như thế nào, liệu Sao Hỏa có "ấm và ẩm" hay "lạnh và ẩm"... Thực tế thì khoảng 3,6 tỷ năm trước, hành tinh này đã rơi vào khủng hoảng. Các lớp băng nước bao phủ vùng cao nguyên phía Nam và bầu khí quyển đã bị bào mòn.

Bầu khí quyển lúc này rất mỏng, không thể vận chuyển nhiệt hiệu quả từ các vùng xích đạo ấm hơn lên các cực. Carbon dioxide ở các cực lúc này quá lạnh để tồn tại dưới dạng hơi. Thay vào đó, nó đóng băng và rơi xuống đất, tạo thành một lớp băng cực CO2 trên lớp băng nước. Sự sụp đổ này đã tạo ra một vòng phản hồi, cuối cùng làm cạn kiệt bầu khí quyển đang suy yếu vào các lớp băng cực. Trong cùng thời đại này, khi nước không thể dễ dàng chảy, vô số mạng lưới thung lũng và các dấu hiệu xói mòn khác do nước đã hình thành.

Nhà nghiên cứu Peter Buhler  thuộc Viện Khoa học Hành tinh đã khám phá mối liên hệ giữa hai thứ này ở bán cầu Nam của hành tinh đỏ. Với cách mà chu trình carbon dioxide có thể hoạt động vào thời điểm đó, ông phát hiện ra rằng, chỏm băng CO2 hoạt động giống như một tấm chăn nhiệt nặng trên lớp băng nước bên dưới. Chỏm băng CO2 giữ nhiệt bên trong của hành tinh, giúp làm tan chảy phần đáy của lớp băng nước.

Peter Buhler cho biết, nước tan chảy đã thoát ra từ bên dưới sông băng cực, tạo thành những dòng sông băng bao bọc băng và rỉ ra như dòng dung nham rắn chắc. Cuối cùng, những dòng chảy này dâng lên thành những dòng sông băng rộng lớn, sâu thẳm, bên dưới có lẽ là một mét nước lỏng. Những con sông này có thể uốn lượn theo đường xích đạo, tràn vào Argyre Planitia và lấp đầy lưu vực khổng lồ đó. Lưu vực cuối cùng đã tràn bờ, nước lại chảy về phía Bắc và có lẽ chảy vào đồng bằng Margaritifer Terra gần đường xích đạo.

Kịch bản này giải thích một số đặc điểm địa chất mà các nhà khoa học đã quan sát thấy ở khu vực này của Sao Hỏa như: các esker ở cực Nam, các lòng sông chảy từ cực Nam đến Argyre, các dấu hiệu cho thấy nước đã tràn qua lưu vực và bằng chứng về các dòng chảy khắp khu vực giữa Argyre và vùng đất thấp xích đạo. Peter Buhler nói thêm rằng, đây là lần đầu tiên các nhà khoa học liên kết một quá trình khí hậu cụ thể với các đặc điểm cụ thể, chính do nước tạo ra từ giai đoạn lịch sử này của Sao Hỏa. Và kịch bản này có thể đã diễn ra nhiều lần, khi carbon dioxide và nước tuần hoàn qua bầu khí quyển, các cực và các con sông trong giai đoạn khí hậu biến động.

Nhà nghiên cứu Anna Grau Galofre thuộc Phòng thí nghiệm Khoa học Trái đất và Địa chất ở Nantes (Pháp) -  người có công trình trước đây đã xác định dấu hiệu của các con sông ngầm tạo nên nhiều thung lũng trên Sao Hỏa, cho biết, ít nhất là đối với các thung lũng lớn hơn ở vùng cực Nam, kịch bản của Peter Buhler khá hợp lý. Nhưng bà Anna Grau Galofre vẫn hoài nghi về những tác động trên quy mô lớn và muốn tìm hiểu rõ hơn nữa.

Bằng chứng về nước và sự sống tiềm tàng

Alberto Fairen, một nhà sinh vật học vũ trụ tại Trung tâm Sinh vật học vũ trụ ở Tây Ban Nha nhận định, những phát hiện này định hình hành trình tìm kiếm sự sống và cung cấp thông tin cho các kế hoạch thám hiểm Sao Hỏa trong tương lai. "Trên Trái đất, nước có nghĩa là sự sống. Bề mặt Sao Hỏa ngày nay cực kỳ khô, nhưng có rất nhiều manh mối chỉ ra quá khứ ẩm ướt hơn nhiều. Bằng chứng về nước trong quá khứ có thể là manh mối để tìm ra sự sống đã tuyệt chủng trên Sao Hỏa và nếu một phần nước đó vẫn còn tồn tại trên Sao Hỏa ngày nay, thì chắc chắn triển vọng tìm thấy sự sống còn tồn tại sẽ tăng lên”, Alberto Fairen nhấn mạnh.

Trong khi đó, tờ Daily Galaxy hồi cuối tháng 11/2024 thông tin, xe tự hành của Zhurong của Trung Quốc đã phát hiện ra những manh mối hấp dẫn về một đường bờ biển cổ đại trên Sao Hỏa. Zhurong là một phần của sứ mệnh Tianwen-1, hạ cánh xuống Sao Hỏa vào tháng 5/2021. Xe tự hành này được trang bị các công cụ tiên tiến để khám phá toàn diện bề mặt và lớp dưới bề mặt Sao Hỏa.

Các thiết bị khoa học của xe tự hành bao gồm: radar xuyên đất (GPR) có thể thăm dò tới 100m bên dưới bề mặt, xác định các lớp bên dưới bề mặt và tìm kiếm băng nước; máy ảnh đa quang phổ phân tích thành phần của đá và đất, cung cấp dữ liệu quan trọng về hàm lượng khoáng chất; máy ảnh định vị và địa hình cung cấp hình ảnh có độ phân giải cao để lập bản đồ và nghiên cứu địa chất; máy dò từ trường bề mặt Sao Hỏa: nghiên cứu các biến thể từ trường cục bộ; thiết bị đo khí tượng để theo dõi các điều kiện khí quyển. Các công cụ này cho phép xe tự hành Zhurong xác định các đặc điểm địa chất như miệng núi lửa, các kênh trầm tích…

Câu hỏi được đặt ra lúc này là đây có đúng là bằng chứng về quá khứ nhiều nước của Sao Hỏa không? Theo nghiên cứu, đại dương có khả năng đã đóng băng trong hàng chục nghìn năm trước khi khô cạn gần 260 triệu năm sau đó. Cảnh quan đóng băng này sẽ bảo tồn các đặc điểm ven biển, để lại các lớp trầm tích mà xe tự hành quan sát được. Những phát hiện của xe tự hành Zhurong đang củng cố giả thuyết rằng vùng đất thấp phía Bắc của hành tinh này từng được bao phủ bởi một đại dương trong thời kỳ Hesperian. Nếu được xác thực, khám phá này sẽ đánh dấu một cột mốc quan trọng trong việc hiểu biết về khí hậu và tiềm năng duy trì sự sống trên Sao Hỏa.

Song không phải tất cả các nhà khoa học đều bị thuyết phục bởi những bằng chứng mới này. Nhiều người đã tỏ thái độ không đồng tình như nhà nghiên cứu Benjamin Cardenas của Đại học bang Pennsylvania (Mỹ). Benjamin Cardenas lập luận rằng sự xói mòn trong hàng tỷ năm có khả năng đã xóa sổ các đặc điểm mỏng manh như vậy. Tuy nhiên, nhóm nghiên cứu vẫn tin rằng, các tác động của tiểu hành tinh có thể đã tái tạo bề mặt và bảo tồn các phần của bờ biển, khiến chúng có thể nhìn thấy được bằng các thiết bị của xe vận hành Zhurong.

Nhiệm vụ lấy mẫu trên Sao Hỏa của sứ mệnh Tianwen-3 được lên kế hoạch đến năm 2031 có thể cung cấp bằng chứng quan trọng bằng cách đưa các mẫu thu thập được trên Sao Hỏa trở lại Trái Đất. Trong khi đó, nhiệm vụ lấy mẫu của NASA được thiết lập để cạnh tranh trong cuộc đua này nhằm giải mã những bí ẩn trong quá khứ của Sao Hỏa. Các nhà khoa học đang tiến gần hơn đến việc trả lời câu hỏi cuối cùng khi những phát hiện của xe tự hành Zhurong tiếp tục thay đổi hiểu biết của chúng ta về hành tinh đỏ. Liệu Sao Hỏa đã từng là nơi có sự sống? Chỉ có thời gian và nhiều dữ liệu hơn mới có thể trả lời.