Hàng tỷ năm trước, sao Hỏa có nước lỏng trên bề mặt dưới dạng hồ, suối và thậm chí là một đại dương bao phủ phần lớn bán cầu bắc của nó. Bằng chứng về quá khứ ấm áp hơn, ẩm ướt hơn này được viết ở nhiều nơi trên toàn cảnh dưới dạng quạt phù sa, đồng bằng châu thổ và các mỏ đất sét giàu khoáng chất. Tuy nhiên, trong hơn nửa thế kỷ, các nhà khoa học đã tranh luận về việc liệu nước lỏng có tồn tại trên sao Hỏa hay không.
Theo nghiên cứu mới của Norbert Schorghofer - Nhà khoa học cao cấp tại Viện Khoa học Hành tinh - nước có thể hình thành xen kẽ trên bề mặt Sao Hỏa. Mặc dù tồn tại rất ngắn (chỉ vài ngày một năm), nhưng sự hiện diện tiềm năng của các loại nước muối theo mùa trên bề mặt sao Hỏa sẽ cho chúng ta biết nhiều về chu kỳ theo mùa của Hành tinh Đỏ, cũng như giúp giải quyết một trong những bí ẩn lâu dài nhất của nó.
Nghiên cứu của Schorghofer, có tựa đề Mars Mars: Đánh giá định lượng Crocus Melting đằng sau Boulders Nhận, gần đây đã xuất hiện trong Tạp chí Vật lý thiên văn. Để giải quyết câu hỏi liệu sương nước theo mùa có thể tan chảy, do đó tạo ra nước lỏng, Schorghofer đã xem xét một bộ mô hình định lượng, cũng như thông tin cập nhật về đối lưu nhiệt và mô hình cân bằng năng lượng bề mặt ba chiều.
Trong khi phần lớn nước từng tồn tại trên Sao Hỏa đã được bảo tồn dưới dạng các tảng băng cực của nó, sự hiện diện của nước lỏng là rất khó xác định. Hành tinh trải qua các chu kỳ theo mùa như Trái đất, điều này sẽ khiến người ta kết luận rằng băng này định kỳ tan chảy. Tuy nhiên, môi trường áp suất thấp và thay đổi nhiệt độ nhanh chóng trên Sao Hỏa khiến băng này thăng hoa rất lâu trước khi nó đạt đến điểm nóng chảy.
Trên sao Hỏa, áp suất khí quyển dao động từ 0,4 đến 0,87 kilopascal (kPa), tương đương với chưa đến 1% Trái đất ở mực nước biển. Điều này đặt nó gần với áp lực ba điểm của H2O - áp suất tối thiểu cần thiết để nước lỏng tồn tại. Trong khi đó, bề mặt nóng lên rất nhanh khi tiếp xúc với ánh nắng mặt trời, dẫn đến sự thay đổi lớn về nhiệt độ trong suốt cả ngày.
Như Schorghofer đã giải thích trong thông cáo báo chí gần đây của PSI:
Mars Mars có nhiều vùng giàu băng lạnh và nhiều vùng không có băng ấm, nhưng vùng băng giá nơi nhiệt độ tăng lên trên điểm nóng chảy là một điểm ngọt gần như không thể tìm thấy. Điểm ngọt ngào đó là nơi nước lỏng sẽ hình thành.
Schorghofer mường tượng những điểm ngọt ngào này của người Viking, nằm ở giữa vĩ độ xung quanh địa hình nhô ra (ví dụ: những tảng đá và thành đá cao). Trong mùa đông, các khu vực này sẽ tạo bóng liên tục, tạo ra môi trường nhiệt độ rất lạnh nơi sương có thể tích tụ.
Khi mùa xuân đến, những điểm tương tự sẽ trở nên tiếp xúc với ánh sáng mặt trời trực tiếp. Điều này sẽ làm cho băng giá nước được làm nóng gần với điểm nóng chảy của nước sau một hoặc hai ngày sao Hỏa (hay còn gọi là sols). Theo tính toán mô hình chi tiết của Schorghofer, nhiệt độ sẽ thay đổi rất nhanh, tăng từ -128 ° C (-200 ° F) vào buổi sáng đến -10 ° C (14 ° F) vào buổi trưa.
Bất cứ nơi nào các lớp trầm tích nước này hình thành trên mặt đất giàu muối, điểm nóng chảy của chúng sẽ bị suy giảm đến mức nó sẽ tan chảy ở -10 ° C. Điều này có nghĩa là không phải tất cả băng giá sẽ thăng hoa và trở thành khí. Một số trong số đó sẽ biến thành nước muối tồn tại cho đến khi tất cả băng đã tan chảy hoặc biến thành hơi. Mô hình theo mùa này sẽ lặp lại một lần nữa vào năm sau.
Giống như những gì xảy ra ở vùng cực nam, sương mù carbon dioxide cũng có thể tích tụ trong mùa đông ở các khu vực bị che khuất phía sau địa hình nhô ra. Do đó, sự tan chảy của băng giá nước sẽ chỉ diễn ra sau khi băng khô đã bốc hơi - một điểm mà các nhà khoa học gọi là ngày crocus. Một hoặc hai lần uống sau khi ngày này trôi qua, nước đá lỏng sẽ bắt đầu tan ra để tạo ra nước - được gọi là tan chảy crocus.
Những phát hiện này được xây dựng dựa trên các thí nghiệm trước đây do NASA thực hiện cho thấy môi trường giàu clorat trên sao Hỏa sẽ là nơi có khả năng tìm thấy nước nhiều nhất. Nghiên cứu tương tự đã được thực hiện bởi nhiều nhóm khoa học đã đặt câu hỏi liệu các đặc điểm theo mùa xung quanh các khu vực xích đạo trên Mars Mars - được gọi là Slope Lineae (RSL) hay dốc dốc hồi phục - là kết quả của việc hình thành nước muối.
Cho đến nay, có bằng chứng mâu thuẫn về nguyên nhân gây ra các đặc điểm này và liệu chúng là kết quả của tuyết lở (cơ chế khô cạn) hay nước lỏng từ suối nước ngầm, băng tan hoặc tạo thành nước muối (cơ chế ướt ướt) . Như Schorghofer đã giải thích, nghiên cứu và mô hình hóa của ông là một dấu hiệu bổ sung cho thấy trường phái tư tưởng ướt ướt của Martin là chính xác.
Trả lời câu hỏi liệu sự tan chảy của băng nước theo mùa thực sự xảy ra trên sao Hỏa đòi hỏi một loạt các tính toán định lượng chi tiết - những con số thực sự quan trọng. Phải mất nhiều thập kỷ để phát triển các mô hình định lượng cần thiết.
Mùa hè này, NASA Sao Hỏa 2020 Rover sẽ khởi động từ Cape Canaveral để bắt đầu hành trình kéo dài sáu tháng tới Sao Hỏa. Khi đó, nó sẽ tham gia Tò mò và một loạt các nhiệm vụ khác hiện đang tìm kiếm bằng chứng về quá khứ nước Mars Mars. Với bất kỳ may mắn nào, một số bằng chứng trực tiếp cho thấy nước lỏng tồn tại ở đó ngày hôm nay cũng sẽ được tìm thấy! Bên cạnh việc giải quyết một cuộc tranh luận kéo dài hàng thập kỷ, nó sẽ là tin tốt cho tất cả những người hy vọng sẽ đến đó trong tương lai!
