Bản đồ vô giá trên sao Hỏa: Tiết lộ “mỏ khoáng sản” khổng lồ trên Hành tinh Đỏ!

Càng tìm hiểu về sao Hỏa, các nhà khoa học càng thấy hấp dẫn!

Bản đồ sao Hỏa mới – cho thấy các mỏ khoáng sản ngậm nước khổng lồ rải rác trên khắp Hành tinh Đỏ – đang thay đổi nhận thức của chúng ta về quá khứ nhiều nước của Hành tinh Đỏ và chỉ ra các địa điểm hạ cánh tiềm năng cho các sứ mệnh trong tương lai của con người.

Chưa bao giờ các nhà khoa học lại kinh ngạc đến vậy về lịch sử của nước trên Hành tinh Đỏ. Hóa ra, nước trên sao Hỏa có một quá khứ “vô giá” hơn bao giờ hết với giới khoa học Trái đất!

Sao Hỏa đang gần hơn bao giờ hết

Sao Hỏa ngày nay là một hành tinh khô, nhưng nhiều bằng chứng cho thấy nó từng có nước chảy khắp bề mặt. Các khoáng chất dạng nước có thể được tìm thấy trong các loại đá đã bị nước biến đổi về mặt hóa học trong quá khứ, và thường biến thành đất sét và muối.

Những phát hiện mới cho thấy rằng nước đóng một vai trò lớn hơn nhiều trong việc hình thành địa chất của sao Hỏa trong suốt quá trình lịch sử của nó.

NASA và ESA góp công tạo ra sự hiểu biết hoàn toàn mới của con người thông qua việc thiết lập một bản đồ toàn cầu các khu vực ngậm nước trên sao Hỏa.

Bản đồ vô giá này đã được tạo ra một cách cẩn thận, tỉ mỉ trong 1 thập kỷ qua bằng cách sử dụng dữ liệu từ Thiết bị quan sát Mars Express Observatoire pour la Mineralogie, l’Eau, les Glaces et l’Activité (OMEGA) của Cơ quan Vũ trụ Châu Âu (ESA), và Máy đo quang phổ hình ảnh trinh sát nhỏ gọn cho sao Hỏa được gọi là CRISM của NASA.

Cụ thể, bản đồ hiển thị vị trí và sự phong phú của các khoáng chất dạng nước. Chúng đến từ các loại đá đã được biến đổi hóa học do tác động của nước trong quá khứ, và thường được chuyển đổi thành đất sét và muối.

Dữ liệu từ hai sứ mệnh trên sao Hỏa của NASA và ESA đã được sử dụng để tạo ra bản đồ toàn cầu chi tiết đầu tiên về các mỏ khoáng sản ngậm nước trên sao Hỏa. Những khoáng chất này chủ yếu là đất sét và muối, và có thể được sử dụng để kể về lịch sử của nước ở các khu vực khác nhau của Hành tinh Đỏ. Phần lớn, đất sét được tạo ra trên sao Hỏa trong thời kỳ đầu ẩm ướt của nó, trong khi nhiều loại muối vẫn còn được nhìn thấy ngày nay được tạo ra khi nước dần cạn kiệt.

Các địa điểm hạ cánh và các khu vực quan tâm khác nhau được hiển thị trên bản đồ (xem ảnh dưới):

• Mawrth Vallis là một kênh dẫn nước cổ xưa có nhiều đất sét.
• Oxia Planum là một khu vực giàu đất sét. Những loại đất sét này bao gồm các khoáng chất giàu sắt và magiê của smectite và vermiculite, và cao lanh địa phương. Oxia Planum đã được chọn làm địa điểm hạ cánh cho tàu thám hiểm Rosalind Franklin của ESA.
• Silica ngậm nước cũng được lập bản đồ trên một vùng châu thổ cổ ở Oxia.
• Meridiani Planum nằm giữa đường xích đạo sao Hỏa và là điểm hạ cánh của xe tự hành Opportunity của NASA năm 2004.
• Valles Marineris là một trong những hẻm núi lớn nhất trong Hệ Mặt Trời.
• Hố va chạm Gale và hố va chạm Jezero lần lượt là nơi hạ cánh của các tàu thám hiểm Curiosity và Perseverance của NASA vào các năm 2012 và 2020.

Trên Trái đất, đất sét được tạo ra khi nước tương tác với đá, với các điều kiện khác nhau sẽ sinh ra các loại đất sét khác nhau. Ví dụ, các khoáng chất đất sét như smectite và vermiculite hình thành khi một lượng tương đối nhỏ nước tương tác với đá. Do đó, chúng giữ lại hầu hết các nguyên tố hóa học giống như đá núi lửa ban đầu.

Trong trường hợp của smectite và vermiculite, những nguyên tố đó là sắt và magiê. Đá có thể bị biến đổi nhiều hơn khi lượng nước tương đối cao. Các nguyên tố hòa tan có xu hướng bị cuốn đi để lại đất sét giàu nhôm như cao lanh (một loại đất sét màu trắng, bở, chịu lửa).

Điều ngạc nhiên lớn đối với các nhà nghiên cứu là sự phổ biến của các khoáng chất này. Mười năm trước, các nhà khoa học hành tinh chỉ biết có khoảng 1000 mỏm đá trên sao Hỏa. Tuy nhiên, bản đồ nước mới đã đảo ngược tình thế, tiết lộ hàng trăm nghìn khu vực như vậy ở những khu vực lâu đời nhất trên Hành tinh Đỏ.

Nhà khoa học hành tinh John Carter từ Viện d’Astrophysique Spatiale ở Paris (Pháp), đồng thời là tác giả chính của bài báo đăng trên tạp chí Icarus cho biết: “Bản đồ nước mới thay đổi sự hiểu biết của chúng ta về lịch sử của Hành tinh Đỏ. Có được bản đồ này, chúng ta không còn nghi ngờ gì về việc nước đóng một vai trò to lớn trong việc hình thành địa chất trên khắp hành tinh này”.

Vấn đề mấu chốt bây giờ là liệu nước có tồn tại dai dẳng hay chỉ giới hạn trong các đợt ngắn hơn, cường độ cao hơn. Mặc dù chưa đưa ra câu trả lời chính xác, nhưng kết quả mới chắc chắn mang lại cho các nhà khoa học một công cụ mạnh mẽ hơn để theo đuổi câu trả lời.

Giáo sư John Carter nói: “Tôi nghĩ chúng ta đã đơn giản hóa một cách tổng thể sao Hỏa”. Ông giải thích rằng các nhà khoa học hành tinh có xu hướng nghĩ rằng chỉ có một số loại khoáng chất đất sét trên sao Hỏa được tạo ra trong thời kỳ ẩm ướt của nó, sau đó khi nước dần cạn kiệt, muối được tạo ra trên khắp hành tinh.

Bản đồ mới này cho thấy rằng nó phức tạp hơn những gì bạn nghĩ trước đây. Mặc dù nhiều muối trên sao Hỏa có thể hình thành muộn hơn đất sét, nhưng bản đồ cho thấy nhiều trường hợp ngoại lệ có sự pha trộn mật thiết giữa muối và đất sét. Thậm chí có một số loại muối được cho là lâu đời hơn một số loại đất sét.

“Sự tiến hóa từ nhiều nước thành không có nước không rõ ràng như chúng ta nghĩ, nước không chỉ dừng lại trong một đêm. Chúng ta thấy bối cảnh địa chất rất đa dạng, đến nỗi không một quá trình hay dòng thời gian đơn giản nào có thể giải thích sự tiến hóa của khoáng vật học trên sao Hỏa. Đó là kết quả đầu tiên của nghiên cứu của chúng tôi. Thứ hai là nếu bạn loại trừ các quá trình sống trên Trái đất, thì sao Hỏa thể hiện sự đa dạng về khoáng vật học trong các môi trường địa chất giống như Trái đất”.

Nói cách khác, chúng ta càng quan sát kỹ hơn, quá khứ của sao Hỏa càng trở nên phức tạp hơn.

“Cánh tay phải đắc lực” của NASA và ESA

Các công cụ OMEGA và CRISM phù hợp nhất cho cuộc khảo sát này. Bộ dữ liệu của chúng có tính bổ sung cao, hoạt động trên cùng một dải bước sóng và nhạy cảm với các khoáng chất giống nhau.

CRISM cung cấp hình ảnh quang phổ có độ phân giải cao một cách độc đáo của bề mặt (xuống tới 15m / pixel) cho các mảng bản địa hóa cao của sao Hỏa và làm cho nó phù hợp nhất để lập bản đồ các khu vực nhỏ, chẳng hạn như các điểm hạ cánh của các rover tự hành. Ví dụ, bản đồ cho thấy hố va chạm Jezero nơi tàu thám hiểm Perseverance năm 2020 của NASA hiện đang khám phá, hiển thị nhiều loại khoáng chất ngậm nước phong phú.

Mặt khác, OMEGA cung cấp vùng phủ sóng toàn cầu của sao Hỏa ở độ phân giải quang phổ cao hơn và với tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu tốt hơn. Điều này làm cho nó phù hợp hơn cho việc lập bản đồ toàn cầu và khu vực, đồng thời phân biệt giữa các khoáng chất thay đổi khác nhau.

Các kết quả được trình bày trong một cặp bài báo khoa học, được viết bởi Giáo sư John Carter, Lucie Riu và các đồng nghiệp. Lucie Riu đã làm việc tại Viện Khoa học Không gian và Du hành vũ trụ (ISAS), Cơ quan Khám phá Hàng không Vũ trụ Nhật Bản (JAXA), Sagamihara, Nhật Bản, khi một phần công việc được thực hiện nhưng hiện là Nghiên cứu viên ESA tại Trung tâm Thiên văn Vũ trụ Châu Âu (ESAC) của ESA tại Madrid (Tây Ban Nha).

Với những phát hiện cơ bản trong tay, Lucie Riu quyết định thực hiện bước tiếp theo và định lượng lượng khoáng chất có trong tay. Bà nói: “Nếu chúng ta biết vị trí và tỷ lệ từng loại khoáng chất có mặt ở đâu, thì nó sẽ cho chúng ta ý tưởng tốt hơn về cách mà những khoáng chất đó có thể được hình thành”.

Công việc này cũng cung cấp cho các nhà hoạch định sứ mệnh một số ứng viên xuất sắc cho các địa điểm hạ cánh tiềm năng xuống sao Hỏa trong tương lai.

Trước hết, các phân tử nước vẫn tồn tại trong các khoáng chất nước. Cùng với các vị trí đã biết của băng nước bị chôn vùi, điều này cung cấp các khu vực tiềm năng để khai thác nước cho con người sử dụng tài nguyên tại chỗ, điều cần thiết cho việc xây dựng các căn cứ của con người trên sao Hỏa. Muối và đất sét thường là vật liệu xây dựng được sử dụng trên Trái đất.

Thứ hai, ngay cả trước khi con người lên sao Hỏa, các khoáng chất trong nước cung cấp những vị trí tuyệt vời để thực hiện khoa học. Là một phần của chiến dịch lập bản đồ khoáng sản này, địa điểm giàu đất sét ở Oxia Planum đã được phát hiện. Những loại đất sét cổ đại này bao gồm các khoáng chất giàu sắt và magiê của smectite và vermiculite. Chúng không chỉ có thể giúp mở khóa khí hậu trong quá khứ của Hành tinh Đỏ mà còn là địa điểm hoàn hảo để điều tra xem liệu đã từng có sự sống trên sao Hỏa hay không. Do đó, Oxia Planum đã được đề xuất và cuối cùng đã được chọn làm địa điểm hạ cánh cho tàu tự hành Rosalind Franklin của ESA.

Lucie Riu nói: “Đây là điều tôi quan tâm và tôi nghĩ loại công việc lập bản đồ này sẽ giúp mở ra những nghiên cứu sau này. Chúng ta càng tìm hiểu về hành tinh này, nó càng trở nên hấp dẫn hơn”.