- Lớp đất đá trên sao Hỏa được phân biệt bằng một định nghĩa chức năng, tách biệt bụi mịn và cát khỏi đá bazan.
- Các hợp chất hữu cơ clo hóa và perclorat đã được phát hiện, cho thấy một nền hóa học phức tạp và một quá khứ có khả năng từng là nơi sinh sống.
- Các sứ mệnh như Mars Sample Return và tàu thám hiểm Perseverance hoạt động nhằm mục đích mang các mẫu vật vật lý trở lại Trái đất và phân tích lịch sử địa chất của chúng.
Khi nói về địa hình của Sao Hỏa, chúng ta không đề cập đến đất đai màu mỡ như trong vườn nhà, mà là một môi trường đầy hấp dẫn và khắc nghiệt được gọi là lớp đất phủ (regolith). Đối với các nhà khoa học, việc phân biệt giữa đất và đá là vô cùng quan trọng; trong khi đá là những mảnh vụn lớn hơn, ổn định hơn, thì đất bao gồm tất cả những gì gió có thể cuốn đi hoặc bị xói mòn hóa học, tạo nên một lớp bề mặt, về cơ bản, là một cuốn sách mở về lịch sử của hành tinh này.
Bề mặt sao Hỏa là một bức tranh khảm gồm bụi mịn, cát và đá được hình thành bởi các quá trình khắc nghiệt qua hàng triệu năm. Mặc dù thoạt nhìn có vẻ như là một sa mạc đơn điệu, nhưng thực tế là sự đa dạng của các thành phần , từ các khối kết tủa đến các mảnh vụn, cho thấy rằng sao Hỏa không phải lúc nào cũng là một nơi lạnh giá và khô cằn như hiện nay, mà đã từng có thời kỳ nước và nhiệt độ chi phối nhịp điệu địa chất của nó.
Cấu trúc giải phẫu của lớp đất phủ và bụi
Để đi vào vấn đề chính, điều quan trọng là phải hiểu rằng bụi sao Hỏa khác hẳn với đất. Nó cực kỳ mịn – mịn hơn phấn rôm trẻ em đến 30 lần – đến mức có thể lơ lửng trong khí quyển, tạo nên màu cam đặc trưng cho bầu trời. Màu sắc này không phải ngẫu nhiên; nó đến từ quá trình oxy hóa các khoáng chất sắt , một quá trình tương tự như những gì xảy ra với một chiếc đinh gỉ trên Trái Đất, mặc dù ngày nay nó được thúc đẩy bởi bức xạ tia cực tím.
Về vấn đề phân loại, một số chuyên gia đề xuất tạo ra một hệ thống phân loại riêng gọi là astrosol , vì việc cố gắng đưa đất sao Hỏa vào các mô hình đất trên Trái Đất là một nhiệm vụ rất phức tạp. Đất sao Hỏa bao gồm mọi thứ từ cát và mảnh đá đến các vật liệu chưa kết dính, theo dữ liệu từ vệ tinh Mars Odyssey, có thể chứa tới 5% nước theo trọng lượng , chủ yếu ở dạng đóng băng tại các vùng xích đạo và cực.
Hóa học kỳ lạ và bí ẩn của sự sống
Đây là lúc mọi chuyện trở nên thú vị. Tàu thám hiểm Phoenix phát hiện ra rằng đất ở đây hơi kiềm và chứa các chất dinh dưỡng như magiê, natri và kali — những nguyên tố cần thiết cho sự sống của bất kỳ sinh vật nào. Nhưng không phải tất cả đều là tin tốt; người ta cũng tìm thấy natri perclorat , một loại muối làm cho địa hình trở nên kỳ lạ và khắc nghiệt hơn, đồng thời cũng làm phức tạp thêm việc phát hiện các phân tử hữu cơ.
Mặt khác, tàu thăm dò Curiosity đã có một khám phá quan trọng khi phát hiện các hợp chất hữu cơ như chlorobenzene và dichloroalkanes trong các loại đá trầm tích gọi là đá bùn. Những phát hiện này vô cùng quý giá đối với khoa học, vì chúng cho thấy nước lỏng và chất hữu cơ đã tồn tại trong miệng núi lửa Gale hàng tỷ năm trước, tạo ra những điều kiện rất giống với những điều kiện cho phép sự sống bắt đầu trên hành tinh của chúng ta.
Các nhiệm vụ thám hiểm và công nghệ mới
Hiện tại, NASA và ESA đang có một kế hoạch đầy tham vọng mang tên " Hồi hương mẫu vật sao Hỏa" . Ý tưởng là tàu thám hiểm Perseverance sẽ thu thập mẫu vật từ miệng núi lửa Jezero và, trong một nỗ lực phối hợp giữa máy bay không người lái và tên lửa, sẽ đưa những mẫu vật này về Trái đất vào khoảng năm 2033. Chúng ta đã biết rằng các loại đá ở Jezero có nguồn gốc magma, được hình thành từ dung nham núi lửa, nhưng sau đó chúng đã tương tác với nước có ga và nước muối, cho thấy nước đã chảy không liên tục.
Để tránh việc phải làm việc trong điều kiện thiếu thông tin, các nhà nghiên cứu tại Đại học Malaga đã phát triển một hệ thống dựa trên hình ảnh nhiệt độ phân giải cao . Bằng cách đo quán tính nhiệt của địa hình, robot có thể xác định xem mặt đất có không đồng nhất hay không và tránh bị mắc kẹt. Phương pháp này đáng tin cậy hơn nhiều so với các camera truyền thống, cho phép xác định đặc điểm về độ hạt và độ kết dính của đất thông qua phân tích bức xạ nhiệt phát ra.
Giải thích các dấu vết địa chất
Một nhà địa chất không cần phải nhìn thấy dòng nước chảy để biết rằng nó đã từng tồn tại; họ chỉ cần nhìn vào những vết tích trên đá . Kích thước và hình dạng của các hạt đá kể lên một câu chuyện: gió chỉ di chuyển những hạt nhỏ li ti, nhưng nước có thể làm dịch chuyển những mảnh vụn nặng hơn nhiều. Cho đến nay, Curiosity đã tìm thấy đá bazan tương tự như ở Hawaii và các cồn cát, xác nhận hoạt động núi lửa và gió mạnh mẽ , mặc dù việc tìm kiếm hóa thạch trong trầm tích hồ vẫn là mục tiêu cuối cùng.
Sự phức tạp của lớp đất dưới bề mặt, được phân tích bằng radar có khả năng xuyên sâu tới 15 mét, cho thấy các lớp nghiêng có thể là kết quả của quá trình nguội chậm của magma hoặc sự lắng đọng trầm tích trong các hồ cổ đại. Toàn bộ dữ liệu này, từ nhiễu xạ tia X đến đo nhiệt độ, vẽ nên một bức tranh về sao Hỏa năng động, ẩm ướt, và có lẽ, tại một thời điểm nào đó, là một hành tinh láng giềng có khả năng hỗ trợ sự sống.
Việc nghiên cứu kỹ lưỡng lớp đất đá bề mặt, phát hiện carbon hữu cơ và kế hoạch đưa các mẫu vật vật lý về phòng thí nghiệm của chúng ta đánh dấu bước tiến vượt bậc trong việc hiểu biết về sự tiến hóa của hệ mặt trời. Sự kết hợp giữa robot tiên tiến, phân tích hóa học tại chỗ và diễn giải địa chất truyền thống đang làm thay đổi quan điểm của chúng ta về sao Hỏa, biến nó từ một sa mạc đỏ chết chóc thành một kho lưu trữ địa chất phức tạp, nơi sự hiện diện của nước và các khoáng chất quan trọng cho thấy một quá khứ tương tự đáng kể với Trái đất.