Ngày nay, người ta hiểu rõ rằng Sao Hỏa là một hành tinh lạnh, khô và địa chất. Tuy nhiên, hàng tỷ năm trước khi còn trẻ, hành tinh này có một bầu không khí dày đặc hơn và có nước lỏng trên bề mặt. Hàng triệu năm trước, nó cũng trải qua một lượng lớn hoạt động núi lửa, dẫn đến sự hình thành của nó các tính năng khổng lồ - như Olympus Mons, ngọn núi lửa lớn nhất trong Hệ Mặt trời.
Cho đến gần đây, các nhà khoa học đã hiểu rằng hoạt động núi lửa của sao Hỏa đã được thúc đẩy bởi các nguồn khác ngoài chuyển động kiến tạo, mà hành tinh này đã không có trong hàng tỷ năm. Tuy nhiên, sau khi tiến hành một nghiên cứu về các mẫu đá của sao Hỏa, một nhóm các nhà nghiên cứu từ Anh và Hoa Kỳ đã kết luận rằng trước đây, sao Hỏa hoạt động nhiều núi lửa hơn so với suy nghĩ trước đây.
Nghiên cứu của họ, có tên là Lấy nhịp đập của sao Hỏa thông qua việc hẹn hò với một ngọn núi lửa được nuôi dưỡng bằng Plume, gần đây đã xuất hiện trên tạp chí khoa học Truyền thông tự nhiên. Được dẫn dắt bởi Benjamin Cohen, một nhà nghiên cứu của Trung tâm nghiên cứu môi trường Đại học Scotland (SUERC) và Trường Khoa học địa lý và Trái đất tại Đại học Glasgow, nhóm nghiên cứu đã tiến hành phân tích quá khứ núi lửa Mars Mars bằng cách sử dụng các mẫu thiên thạch sao Hỏa.
Trên trái đất, phần lớn núi lửa xảy ra là kết quả của kiến tạo mảng, được điều khiển bởi sự đối lưu trong lớp phủ Trái đất. Nhưng trên sao Hỏa, phần lớn hoạt động của núi lửa là kết quả của các lớp phủ mantle, là nơi chứa nhiều magma có tính địa phương hóa mọc lên từ sâu bên trong lớp phủ. Điều này là do thực tế là bề mặt sao Hỏa vẫn tĩnh và mát trong vài tỷ năm qua.
Bởi vì điều này, núi lửa sao Hỏa (mặc dù tương tự về hình thái học để che chắn các núi lửa trên Trái đất), phát triển đến kích thước lớn hơn nhiều so với những người trên Trái đất. Chẳng hạn, Olympus Mons không chỉ là ngọn núi lửa hình khiên lớn nhất trên Sao Hỏa, mà còn lớn nhất trong Hệ Mặt Trời. Trong khi đó ngọn núi cao nhất trên Trái đất - Mt. Everest - có chiều cao 8.848 m (29.029 ft), Olympus Mons cao khoảng 22 km (13,6 mi hoặc 72.000 ft).
Vì lợi ích của nghiên cứu, Tiến sĩ Cohen và các đồng nghiệp đã sử dụng các kỹ thuật hẹn hò bằng sóng phóng xạ, thường được sử dụng để xác định tuổi và tốc độ phun trào của núi lửa trên Trái đất. Tuy nhiên, các kỹ thuật như vậy trước đây chưa được sử dụng cho các núi lửa hình khiên trên Sao Hỏa. Do đó, nghiên cứu của nhóm nghiên cứu về các mẫu thiên thạch sao Hỏa là phân tích chi tiết đầu tiên về tốc độ tăng trưởng trong các núi lửa sao Hỏa.
Sáu mẫu mà họ kiểm tra được gọi là nakhlites, một lớp thiên thạch sao Hỏa hình thành từ magma bazan khoảng 1,3 tỷ năm trước. Chúng đến Trái đất khoảng 11 triệu năm trước sau khi bị nổ tung khỏi mặt sao Hỏa bởi một sự kiện va chạm. Bằng cách tiến hành phân tích các thiên thạch sao Hỏa, nhóm nghiên cứu đã có thể khám phá khoảng 90 triệu năm giá trị thông tin mới về quá khứ núi lửa Mars Mars.
Như Tiến sĩ Cohen đã giải thích trong một thông cáo báo chí của Đại học Glasgow:
Từ những nghiên cứu trước đây, các thiên thạch nakhlite là đá núi lửa và sự phát triển của các kỹ thuật hẹn hò tuổi trong những năm gần đây đã khiến các nakhlites trở thành ứng cử viên hoàn hảo để giúp chúng ta tìm hiểu thêm về núi lửa trên Sao Hỏa.
Bước đầu tiên là chứng minh rằng các mẫu đá thực sự có nguồn gốc từ sao Hỏa, nhóm nghiên cứu đã xác nhận bằng cách đo mức độ tiếp xúc với bức xạ vũ trụ. Từ đó, họ xác định rằng những tảng đá đã bị trục xuất khỏi bề mặt sao Hỏa 11 triệu năm trước, rất có thể là kết quả của một sự kiện tác động trên bề mặt sao Hỏa. Sau đó, họ áp dụng một kỹ thuật phóng xạ có độ chính xác cao được gọi là 40Ar /39Ar hẹn hò.
Điều này bao gồm việc sử dụng một quang phổ khối khí cao quý để đo lượng argon tích tụ trong các mẫu, là kết quả của sự phân rã phóng xạ tự nhiên của kali. Từ đó, họ có thể có được thông tin mới trị giá 90 triệu năm về bề mặt sao Hỏa. Kết quả phân tích của họ chỉ ra rằng có sự khác biệt đáng kể trong lịch sử núi lửa giữa Trái đất và Sao Hỏa. Như Tiến sĩ Cohen đã giải thích:
Chúng tôi thấy rằng các nakhlites hình thành từ ít nhất bốn lần phun trào trong suốt 90 triệu năm. Đây là một thời gian rất dài đối với một ngọn núi lửa và dài hơn nhiều so với thời gian của các núi lửa trên mặt đất, thường chỉ hoạt động trong vài triệu năm. Và điều này chỉ làm trầy xước bề mặt của núi lửa, vì chỉ một lượng rất nhỏ đá sẽ bị đẩy ra bởi miệng núi lửa va chạm - vì vậy núi lửa phải hoạt động lâu hơn nữa.
Ngoài ra, nhóm nghiên cứu cũng có thể thu hẹp các mẫu núi lửa của họ đến từ đâu. Các nghiên cứu trước đây được thực hiện bởi NASA đã tiết lộ một số ứng cử viên cho miệng núi lửa nguồn nakhlite có thể. Tuy nhiên, chỉ có một trong những địa điểm phù hợp với kết quả của họ về độ tuổi của các vụ phun trào núi lửa và tác động sẽ đẩy các mẫu vào không gian.
Miệng núi lửa đặc biệt này (hiện chưa được đặt tên) nằm ở vùng đồng bằng núi lửa có tên là Elysium Planitia, cách đỉnh núi lửa Elysium Mons - cao khoảng 12,6 km (7,8 dặm). Nó cũng nằm khoảng 2000 km (1243 mi) về phía bắc nơi hiện đang có người đi tàu tò mò của NASA. Như Cohen đã giải thích, NASA có một số hình ảnh vệ tinh chi tiết tuyệt vời về miệng núi lửa đặc biệt này.
Ông nói nó rộng 6,5 km và đã bảo tồn các tia ejecta của các mảnh vụn, ông nói. Và chúng tôi đã có thể nhìn thấy nhiều dải nằm ngang trên các bức tường miệng núi lửa - biểu thị các khối đá tạo thành các lớp, với mỗi lớp được hiểu là một dòng dung nham riêng biệt. Nghiên cứu này đã có thể cung cấp một bức tranh rõ ràng hơn về lịch sử của các thiên thạch nakhlite, và đến lượt các núi lửa lớn nhất trong hệ mặt trời.
Trong tương lai, sự trở lại mẫu và các nhiệm vụ phi hành đoàn đến Sao Hỏa chắc chắn sẽ làm rõ bức tranh này hơn nữa. Cho rằng Sao Hỏa, giống như Trái Đất, là một hành tinh trên mặt đất, biết tất cả những gì chúng ta có thể về lịch sử địa chất của nó cuối cùng sẽ cải thiện sự hiểu biết của chúng ta về cách các hành tinh đá của Hệ Mặt Trời hình thành. Nói tóm lại, chúng ta càng biết nhiều về lịch sử núi lửa Mars, chúng ta sẽ có thể tìm hiểu nhiều nhất về sự hình thành và tiến hóa của Hệ mặt trời.
