Quelle vi.txt
Sprache: Text
|
|
Sao Hỏa còn gọi là: Hỏa Tinh, (Tiếng Anh: Mars) là hành tinh thứ tư tính từ Mặt Trời trong Thái Dương Hệ. Đôi khi hành tinh này còn được gọi tên là Hỏa Tinh. Nó thường được gọi với tên khác là "Hành tinh Đỏ", do sắt ôxít có mặt rất nhiều trên bề mặt hành tinh làm cho bề mặt nó hiện lên với màu đỏ đặc trưng.[14] Sao Hỏa là một hành tinh đất đá với một khí quyển mỏng, với những đặc điểm trên bề mặt có nét giống với cả các hố va chạm trên Mặt Trăng và các núi lửa, thung lũng, sa mạc và chỏm băng ở cực trên Trái Đất. Chu kỳ tự quay và sự tuần hoàn của các mùa trên Hỏa Tinh khá giống với của Trái Đất do sự nghiêng của trục quay tạo ra. Trên Sao Hỏa có ngọn núi Olympus Mons, ngọn núi cao nhất trong Hệ Mặt Trời, và hẻm núi Valles Marineris, hẻm núi dài và rộng nhất trong Thái Dương Hệ. Lòng chảo Borealis bằng phẳng trên bán cầu bắc bao phủ tới 40% diện tích bề mặt hành tinh đỏ và có thể là một hố va chạm khổng lồ trong quá khứ.[15][16]
Cho đến khi tàu Mariner 4 lần đầu tiên bay ngang qua Sao Hỏa vào năm 1965, đã có nhiều suy đoán về sự có mặt của nước lỏng trên bề mặt hành tinh này. Chúng dựa trên những quan sát về sự biến đổi chu kỳ về độ sáng và tối của những nơi trên bề mặt hành tinh, đặc biệt tại những vĩ độ vùng cực, nơi có đặc điểm của biển và lục địa; những đường kẻ sọc dài và tối ban đầu được cho là những kênh tưới tiêu chứa nước lỏng. Những đường sọc thẳng này sau đó được giải thích như là những ảo ảnh quang học, mặc dù các chứng cứ địa chất thu thập bởi các tàu thăm dò không gian cho thấy Sao Hỏa có khả năng đã từng có nước lỏng bao phủ trên diện rộng ở bề mặt của nó.[17] Năm 2005, dữ liệu từ tín hiệu radar cho thấy sự có mặt của một lượng lớn nước đóng băng ở hai cực,[18] và tại các vũng vĩ độ trung bình.[19][20] Robot tự hành Spirit đã lấy được mẫu các hợp chất hóa học chứa phân tử nước vào tháng 3 năm 2007. Tàu đổ bộ Phoenix đã trực tiếp lấy được mẫu nước đóng băng trong lớp đất nông trên bề mặt vào ngày 31 tháng 7 năm 2008.[21]
Sao Hỏa có hai vệ tinh, Phobos và Deimos, chúng là các vệ tinh nhỏ và dị hình. Đây có thể là các tiểu hành tinh bị Hỏa Tinh bắt được, tương tự như 5261 Eureka-một tiểu hành tinh Trojan của Hỏa Tinh. Hiện nay có ba tàu quỹ đạo còn hoạt động đang bay quanh Sao Hỏa: Mars Odyssey, Mars Express, và Mars Reconnaissance Orbiter. Trên bề mặt nó có robot tự hành thám hiểm Sao Hỏa (Mars Exploration Rover) Opportunity còn hoạt động và cặp song sinh với nó robot tự hành Spirit đã ngừng hoạt động, cùng với đó là những tàu đổ bộ và robot tự hành trong quá khứ-cả thành công lẫn không thành công. Tàu đổ bộ Phoenix đã hoàn thành phi vụ của nó vào năm 2008. Những quan sát bởi tàu quỹ đạo đã ngừng hoạt động của NASA Mars Global Surveyor chỉ ra chứng cứ về sự dịch chuyển thu nhỏ và mở rộng của chỏm băng cực bắc theo các mùa.[22] Tàu quỹ đạo Mars Reconnaissance Orbiter của NASA đã thu nhận được các bức ảnh cho thấy khả năng có nước chảy trong những tháng nóng nhất trên Hỏa Tinh.[23]
Sao Hỏa có thể dễ dàng nhìn từ Trái Đất bằng mắt thường. Cấp sao biểu kiến của nó đạt giá trị −3,0[7] chỉ đứng sau so với Sao Mộc, Sao Kim, Mặt Trăng, và Mặt Trời.
Đặc tính vật lý[sửa | sửa mã nguồn]
So sánh kích cỡ của Trái Đất và Sao Hỏa.
Bán kính của Sao Hỏa xấp xỉ bằng một nửa bán kính của Trái Đất. Tỷ trọng của nó nhỏ hơn của Trái Đất, với thể tích chỉ bằng 15% thể tích Trái Đất và khối lượng chỉ bằng 11%. Diện tích bề mặt của hành tinh đỏ chỉ hơi nhỏ hơn tổng diện tích đất liền trên Trái Đất.[6] Trong khi Sao Hỏa có đường kính và khối lượng lớn hơn Sao Thủy, nhưng Sao Thủy lại có tỷ trọng cao hơn. Điều này làm cho hai hành tinh có giá trị gia tốc hấp dẫn tại bề mặt gần bằng nhau-của Sao Hỏa chỉ lớn hơn có 1%. Sao Hỏa cũng là hành tinh có giá trị kích thước, khối lượng và gia tốc hấp dẫn bề mặt ở giữa khi so với Trái Đất và Mặt Trăng (Mặt Trăng có đường kính bằng một nửa của Sao Hỏa, trong khi Trái Đất có đường kính gấp đôi Hỏa Tinh; Trái Đất có khối lượng gấp chín lần khối lượng Sao Hỏa trong khi Mặt Trăng có khối lượng chỉ bằng một phần chín so với Hỏa Tinh). Màu sắc vàng cam của bề mặt Sao Hỏa là do lớp phủ chứa sắt(III) ôxít, thường được gọi là hematit, hay rỉ sét.[24]
Địa chất[sửa | sửa mã nguồn]
Bài chi tiết: Địa chất trên Sao Hỏa
Minh họa cấu trúc bên trong Sao Hỏa
Dựa trên những quan sát từ các tàu quỹ đạo và kết quả phân tích mẫu thiên thạch Sao Hỏa, các nhà khoa học nhận thấy bề mặt Sao Hỏa có thành phần chủ yếu từ đá bazan. Một số chứng cứ cho thấy có nơi trên bề mặt Sao Hỏa giàu silic hơn bazan, và có thể giống với đá andesit ở trên Trái Đất; những chứng cứ này cũng có thể được giải thích bởi sự có mặt của silic điôxít (silica glass). Đa phần bề mặt của hành tinh được bao phủ một lớp bụi mịn, dày của sắt(III) ôxít.[25][26]
Mặc dù Hỏa Tinh không còn thấy sự hoạt động của một từ trường trên toàn cầu,[27] các quan sát cũng chỉ ra là nhiều phần trên lớp vỏ hành tinh bị từ hóa, và sự đảo ngược cực từ luân phiên đã xảy ra trong quá khứ. Những đặc điểm cổ từ học đối với những khoáng chất dễ bị từ hóa này có tính chất rất giống với những dải vằn từ luân phiên nhau trên nền đại dương của Trái Đất. Một lý thuyết được công bố năm 1999 và được tái kiểm tra vào tháng 10 năm 2005 (nhờ những dữ liệu từ tàu Mars Global Surveyor), theo đó những dải này thể hiện hoạt động kiến tạo mảng trên Sao Hỏa khoảng 4 tỷ năm trước, trước khi sự vận động dynamo của hành tinh bị suy giảm và dẫn đến sự mất hoàn toàn của từ trường toàn cầu bao quanh hành tinh đỏ.[28]
Những mô hình hiện tại về cấu trúc bên trong hành tinh cho rằng vùng lõi Hỏa Tinh có bán kính khoảng 1.480 km, với thành phần chủ yếu là sắt với khoảng 14–17% lưu huỳnh. Lõi sắt sunfit này có trạng thái lỏng một phần, với sự tập trung các nguyên tố nhẹ hơn cao gấp hai lần so với lõi của Trái Đất. Lõi được bao quanh bởi một lớp phủ silicat, lớp này hình thành lên sự kiến tạo và đặc điểm núi lửa của hành tinh, nhưng hiện nay những hoạt động này đã ngừng hẳn. Chiều dày trung bình của lớp vỏ Sao Hỏa vào khoảng 50 km, với chiều dày lớn nhất bằng 125 km.[29] Lớp vỏ Trái Đất với chiều dày trung bình 40 km, chỉ dày bằng một phần ba so với Sao Hỏa khi so với tỉ lệ đường kính của hai hành tinh.
Trong thời gian hình thành hệ Mặt Trời, Sao Hỏa được tạo ra từ đĩa tiền hành tinh quay quanh Mặt Trời do kết quả của các quá trình ngẫu nhiên của sự vận động đĩa tiền hành tinh. Trên Hỏa Tinh có nhiều đặc trưng hóa học khác biệt do vị trí của nó trong hệ Mặt Trời. Trên hành tinh này, các nguyên tố với điểm sôi tương đối thấp như clo, phốt pho và lưu huỳnh có mặt nhiều hơn so với trên Trái Đất; các nguyên tố này có lẽ đã bị đẩy khỏi những vùng gần Mặt Trời bởi gió Mặt Trời trong giai đoạn hình thành Thái Dương hệ.[30]
Ngay sau khi hình thành lên các hành tinh, tất cả chúng đều chịu những đợt bắn phá lớn của các thiên thạch ("Late Heavy Bombardment"). Khoảng 60% bề mặt Sao Hỏa còn để lại chứng tích những đợt va chạm trong thời kỳ này.[31][32][33] Phần bề mặt còn lại có lẽ thuộc về một lòng chảo va chạm rộng lớn hình thành trong thời gian đó—chứng tích của một lòng chảo va chạm khổng lồ ở bán cầu bắc Sao Hỏa, dài khoảng 10.600 km và rộng 8.500 km, hay gần bốn lần lớn hơn lòng chảo cực nam Aitken của Mặt Trăng, lòng chảo lớn nhất từng được phát hiện.[15][16] Các nhà thiên văn cho rằng trong thời kỳ này Sao Hỏa đã bị va chạm với một thiên thể kích cỡ tương đương với Pluto cách nay bốn tỷ năm. Sự kiện này được cho là nguyên nhân gây nên sự khác biệt về địa hình giữa bán cầu bắc và bán cầu nam của Hỏa Tinh, tạo nên lòng chảo Borealis bao phủ 40% diện tích bề mặt hành tinh.[34][35]
Lịch sử địa chất của Sao Hỏa có thể tách ra thành nhiều chu kỳ, nhưng bao gồm ba giai đoạn lớn sau:[36][37]
Kỷ Noachis (đặt tên theo Noachis Terra): Giai đoạn hình thành những bề mặt cổ nhất hiện còn tồn tại trên Sao Hỏa, cách nay từ 4,5 tỷ năm đến 3,5 tỷ năm trước. Bề mặt hành tinh ở thời kỳ Noachis đã bị cày xới bởi rất nhiều cú va chạm lớn. Cao nguyên Tharsis, cao nguyên núi lửa, được cho là đã hình thành trong thời kỳ này. Cuối thời kỳ này bề mặt hành tinh bị bao phủ bởi những trận lụt lớn.
Kỷ Hesperia (đặt tên theo Hesperia Planum): 3,5 tỷ năm đến 2,9–3,3 tỷ năm trước. Kỷ Hesperia đánh dấu bởi sự hình thành và mở rộng của các đồng bằng nham thạch núi lửa.
Kỷ Amazon (đặt tên theo Amazonis Planitia): thời gian từ 2,9–3,3 tỷ năm trước cho đến ngày nay. Bề mặt hành tinh trong kỷ Amazon chịu một số ít các hố va chạm thiên thạch, nhưng đặc tính của các hố va chạm cũng khá đa dạng. Ngọn núi Olympus Mons hình thành trong kỷ này, cùng với các dòng nham thạch ở khắp nơi trên Sao Hỏa.
Một số hoạt động địa chất vẫn còn diễn ra trên Hỏa Tinh. Trong thung lũng Athabasca (Athabasca Valles) có những vỉa dung nham niên đại tới 200 triệu năm (Mya). Nước chảy trong những địa hào (graben) dọc ở vùng Cerberus diễn ra ở thời điểm 20 Mya, ám chỉ những sự xâm thực của mac ma núi lửa trong thời gian gần đây.[38] Ngày 19 tháng 2 năm 2008, ảnh chụp từ tàu Mars Reconnaissance Orbiter cho thấy chứng cứ về vụ sạt lở đất đá từ một vách núi cao 700 m.[39]
Đất[sửa | sửa mã nguồn]
Bài chi tiết: Đất trên Sao Hỏa
Tàu đổ bộ Phoenix gửi dữ liệu về cho thấy đất trên Sao Hỏa có tính kiềm yếu và chứa các nguyên tố như magiê, natri, kali và clo. Những dưỡng chất này được tìm thấy trong đất canh tác trên Trái Đất, và cần thiết cho sự phát triển của thực vật.[40] Các thí nghiệm thực hiện bởi tàu đổ bộ cho thấy đất của Hỏa Tinh có độ bazơ pH bằng 8,3, và chứa dấu vết của muối peclorat.[41][42]
Khe đất hẹp (streak) ở vùng Tharsis Tholus, chụp bởi thiết bị Hirise. Nó nằm ở giữa bên trái bức ảnh này (hình mũi kim). Tharsis Tholus nằm ở ngay bên phải ngoài bức ảnh.
Khe đất hẹp (streak) thường xuất hiện trên khắp bề mặt Sao Hỏa và những cái mới thường xuất hiện trên các sườn dốc của các hố va chạm, trũng hẹp và thung lũng. Khe đất hẹp ban đầu có màu tối và theo thời gian nó bị nhạt màu dần. Thỉnh thoảng các rãnh này có mặt ở trong một vùng nhỏ hẹp sau đó chúng bắt đầu kéo dài ra hàng trăm mét. Khe rãnh hẹp cũng đã được quan sát thấy ở cạnh của các tảng đá lớn và những chướng ngại vật trên đường lan rộng của chúng. Các lý thuyết đa số cho rằng những khe rãnh hẹp có màu tối do chúng nằm ở dưới những lớp đất sau đó bị lộ ra bề mặt do tác động của quá trình sạt nở đất của bụi sáng màu hay các trận bão bụi.[43] Một số cách giải thích khác lại trực tiếp hơn khi cho rằng có sự tham gia của nước hay thậm chí là sự sinh trưởng của các tổ chức sống.[44][45]
Thủy văn[sửa | sửa mã nguồn]
Bài chi tiết: Nước trên Sao Hỏa
Ảnh vi mô chụp bởi robot Opportunity về dạng kết hạch màu xám của khoáng vật hematit, ám chỉ sự tồn tại trong quá khứ của nước lỏng
Khe xói mới hình thành trong hố ở vùng Centauri Montes
Nước lỏng không thể tồn tại trên bề mặt Sao Hỏa do áp suất khí quyển của nó hiện nay rất thấp, ngoại trừ những nơi có cao độ thấp nhất trong một chu kỳ ngắn.[46][47] Hai mũ băng ở các cực dường như chứa một lượng lớn nước.[48][49] Thể tích của nước băng ở mũ băng cực nam nếu bị tan chảy có thể đủ bao phủ toàn bộ bề mặt hành tinh đỏ với độ dày 11 mét.[50] Lớp manti của tầng băng vĩnh cửu mở rộng từ vùng cực đến vĩ độ khoảng 60°.[48]
Một lượng lớn nước băng được cho là nằm ẩn dưới băng quyển dày của Sao Hỏa. Dữ liệu radar từ tàu Mars Express và Mars Reconnaissance Orbiter đã chỉ ra trữ lượng lớn nước băng ở hai cực (tháng 7 năm 2005)[18][51] và ở những vùng vĩ độ trung bình (tháng 11 năm 2008).[19] Tàu đổ bộ Phoenix đã trực tiếp lấy được mẫu nước băng trong lớp đất nông vào ngày 31 tháng 7 năm 2008.[21]
Địa mạo trên Sao Hỏa gợi ra một cách mạnh mẽ rằng nước lỏng đã từng có thời điểm tồn tại trên bề mặt hành tinh này. Cụ thể, những mạng lưới thưa khổng lồ phân tán trên bề mặt, gọi là thung lũng chảy thoát (outflow channels), xuất hiện ở 25 vị trí trên bề mặt hành tinh. Đây được cho là dấu tích của sự xâm thực diễn ra trong thời kỳ đại hồng thủy giải phóng nước lũ từ tầng chứa nước dưới bề mặt, mặc dù một vài đặc điểm cấu trúc này được giả thuyết là do kết quả của tác động từ băng hà hoặc dung nham núi lửa.[52][53] Những con kênh trẻ nhất có thể hình thành trong thời gian gần đây với chỉ vài triệu năm tuổi.[54] Ở những nơi khác, đặc biệt là những vùng cổ nhất trên bề mặt Hỏa Tinh, ở tỷ lệ nhỏ hơn, những mạng lưới thung lũng (networks of valleys) hình cây trải rộng trên một tỷ lệ diện tích lớn của cảnh quan địa hình. Những thung lũng đặc trưng này và sự phân bố của chúng hàm ý mạnh mẽ rằng chúng hình thành từ các dòng chảy mặt, kết quả của những trận mưa hay tuyết rơi trong giai đoạn sớm của lịch sử Sao Hỏa. Sự vận động của dòng nước ngầm và sự thoát của nó (groundwater sapping) có thể đóng một vai trò phụ quan trọng trong một số mạng lưới, nhưng có lẽ lượng mưa là nguyên nhân gây ra những khe rãnh trong mọi trường hợp.[55]
Cũng có hàng nghìn đặc điểm dọc các hố va chạm và hẻm vực giống với các khe xói (gully) trên Trái Đất. Những khe xói này có xu hướng xuất hiện trên các cao nguyên ở bán cầu nam và gần xích đạo. Một số nhà khoa học đề xuất là quá trình hình thành của chúng đòi hỏi có sự tham gia của nước lỏng, có lẽ từ sự tan chảy của băng,[56][57] mặc dù những người khác lại cho rằng cơ chế hình thành có sự tham gia của lớp băng cacbon điôxít vĩnh cửu hoặc do sự chuyển động của bụi khô.[58][59] Không một phần biến dạng nào của các khe xói được hình thành bởi quá trình phong hóa và không có một hố va chạm nào xuất hiện trên những khe xói, điều này chứng tỏ những đặc điểm này còn rất trẻ, thậm chí các khe xói được hình thành chỉ trong những ngày gần đây.[57]
Những đặc trưng địa chất khác, như châu thổ và quạt bồi tích (alluvial fans) tồn tại trong các miệng hố lớn, cũng là bằng chứng mạnh về những điều kiện nóng hơn, ẩm ướt hơn trên bề mặt trong một số thời điểm ở giai đoạn lịch sử ban đầu của Sao Hỏa.[60] Những điều kiện này cũng yêu cầu cần sự xuất hiện của những hồ nước lớn phân bố trên diện rộng của bề mặt hành tinh, mà ở những hồ này cũng có những bằng chứng độc lập về khoáng vật học, trầm tích học và địa mạo học.[61] Một số nhà khoa học thậm chí còn lập luận rằng ở một số thời điểm trong quá khứ, nhiều đồng bằng thấp ở bán cầu bắc của hành tinh đã thực sự bị bao phủ bởi những đại dương sâu hàng trăm mét, mặc dù vậy vấn đề này vẫn còn nhiều tranh luận.[62]
Cũng có thêm các dữ kiện khác về nước lỏng đã từng tồn tại trên bề mặt Hỏa Tinh nhờ việc xác định được những chất khoáng đặc biệt như hematit và goethit, cả hai đôi khi được hình thành trong sự có mặt của nước lỏng.[63] Một số chứng cứ trước đây được cho là ám chỉ sự tồn tại của các đại dương và các con sông cổ đã bị phủ nhận bởi việc nghiên cứu từ các bức ảnh độ phân giải cao từ tàu Mars Reconnaissance Orbiter.[64] Năm 2004, robot Opportunity phát hiện khoáng chất jarosit. Khoáng chất này chỉ hình thành trong môi trường nước a xít, đây cũng là biểu hiện của việc nước lỏng đã từng tồn tại trên Sao Hỏa.[65]
Chỏm băng ở các cực[sửa | sửa mã nguồn]
Tàu Viking chụp chỏm băng cực bắc Sao Hỏa
Chỏm băng cực nam chụp bởi Mars Global Surveyor năm 2000
Sao Hỏa có hai chỏm băng vĩnh cửu ở các cực. Khi mùa đông tràn đến một cực, chỏm băng liên tục nằm trong bóng tối, bề mặt bị đông lạnh và gây ra sự tích tụ của 25–30% bầu khí quyển thành những phiến băng khô CO2.[66] Khi vùng cực chuyển sang mùa hè, các chỏm băng bị ánh sáng Mặt Trời chiếu liên tục, băng khô CO2 thăng hoa, dẫn đến những cơn gió khổng lồ quét qua vùng cực với tốc độ 400 km/h. Những hoạt động theo mùa này đã vận chuyển lượng lớn bụi và hơi nước, tạo ra những đám mây ti lớn, băng giá giống như trên Trái Đất. Những đám mây băng giá này đã được robot Opportunity chụp vào năm 2004.[67]
Hai chỏm băng ở cực chứa chủ yếu nước đóng băng. Cacbon điôxít đóng băng thành một lớp tương đối mỏng dày khoảng 1 mét trên bề mặt chỏm băng cực bắc chỉ trong thời gian mùa đông, trong khi chỏm băng cực nam có lớp băng khô cacbon điôxít vĩnh cửu dày tới 8 mét.[68] Chỏm băng cực bắc có đường kính khoảng 1.000 kilômét trong thời gian mùa hè ở bán cầu bắc Sao Hỏa,[69] và chứa khoảng 1,6 triệu km khối băng, và nếu trải đều ra thì chỏm băng này dày khoảng 2 km.[70] (Lớp phủ băng ở Greenland có thể tích khoảng 2,85 triệu km3.) Chỏm băng cực nam có đường kính khoảng 350 km và dày tới 3 km.[71] Tổng thể tích của chỏm băng cực nam cộng với lượng băng tàng trữ ở những lớp kế tiếp ước lượng vào khoảng 1,6 triệu km3.[72] Cả hai cực có những rãnh băng hà hình xoắn ốc, mà các nhà khoa học cho là được hình thành từ sự nhận được lượng nhiệt Mặt Trời khác nhau theo từng nơi, kết hợp với sự thăng hoa của băng và tích tụ của hơi nước.[73][74]
Sự đóng băng theo mùa ở một số vùng gần chỏm băng cực nam làm hình thành một lớp băng khô (hoặc tấm) trong suốt dày 1 mét trên bề mặt. Khi mùa xuân đến, những vùng này ấm dần lên, áp suất được tạo ra ở dưới lớp băng khô do sự thăng hoa của CO2, đẩy lớp này căng lên và cuối cùng phá bung nó ra. Điều này dẫn đến sự hình thành những mạch phun trên Sao Hỏa ở cực nam (Martian geyser) chứa hỗn hợp khí CO2 với bụi hoặc cát bazan đen. Quá trình này diễn ra nhanh chóng, được quan sát từ các tàu quỹ đạo trong không gian với tốc độ thay đổi chỉ diễn ra trong vài ngày, tuần hoặc tháng, một tốc độ rất nhanh so với các hiện tượng địa chất khác—đặc biệt đối với Sao Hỏa. Ánh sáng Mặt Trời xuyên qua lớp băng khô trong suốt, làm ấm lớp vật liệu tối ở bên dưới, tạo ra áp suất đẩy khí lên tới 161 km/h qua những vị trí băng mỏng. Bên dưới những phiến băng, khí cũng làm xói mòn nền đất, giật những hạt cát lỏng lẻo và tạo ra những hình thù giống mạng nhện bên dưới lớp băng.[75][76][77][78]
Địa lý[sửa | sửa mã nguồn]
Bài chi tiết: Địa lý trên Sao Hỏa
Cao nguyên núi lửa (đỏ) và lòng chảo va chạm (xanh) chiếm phần lớn trong bản đồ địa hình của Sao Hỏa
Mặc dù được công nhận nhiều là những người đã vẽ bản đồ Mặt Trăng, Johann Heinrich Mädler và Wilhelm Beer cũng là hai người đầu tiên vẽ bản đồ Sao Hỏa. Họ đã nhận ra rằng hầu hết đặc điểm trên bề mặt Sao Hỏa là vĩnh cửu và nhờ đó đã xác định được một cách chính xác chu kỳ tự quay của hành tinh này. Năm 1840, Mädler kết hợp 10 năm quan sát để vẽ ra tấm bản đồ địa hình đầu tiên trên Hỏa Tinh. Tuy không đặt tên cho những vị trí đặc trưng, Beer và Mädler đơn giản chỉ gán chữ cho chúng; ví dụ Vịnh Meridiani (Sinus Meridiani) được đặt tên với chữ "a."[79]
Ngày nay, các đặc điểm trên Sao Hỏa được đặt tên theo nhiều nguồn khác nhau. Những đặc điểm theo suất phản chiếu quang học được đặt tên trong thần thoại. Các hố lớn hơn 60 km được đặt tên để tưởng nhớ những nhà khoa học và văn chương và những người đã đóng góp cho việc nghiên cứu Hỏa Tinh. Những hố nhỏ hơn 60 km được đặt tên theo các thị trấn và ngôi làng trên Trái Đất với dân số nhỏ hơn 100.000 người. Những thung lũng lớn được đặt tên theo từ "Sao Hỏa" và các ngôi sao trong nghĩa của các ngôn ngữ khác nhau, những thung lũng nhỏ được đặt tên theo các con sông.[80]
Những đặc điểm có suất phản chiếu hình học lớn (albedo) mang nhiều tên gọi cũ, nhưng thường được thay đổi để phản ánh những hiểu biết mới về bản chất của đặc điểm. Ví dụ, tên gọi Nix Olympica (tuyết ở ngọn Olympus) được đổi thành Olympus Mons (núi Olympus).[81] Bề mặt Sao Hỏa khi quan sát từ Trái Đất được chia ra thành loại vùng, với suất phản chiếu hình học khác nhau. Những đồng bằng nhạt màu bao phủ bởi bụi và cát trong màu đỏ của sắt ôxít từng được cho là các 'lục địa' và đặt tên như Arabia Terra (vùng đất Ả Rập) hay Amazonis Planitia (đồng bằng Amazon). Những vùng tối màu được coi là các biển, như Mare Erythraeum (biển Erythraeum), Mare Sirenum và Aurorae Sinus. Vùng tối lớn nhất khi nhìn từ Trái Đất là Syrtis Major Planum.[82] Chỏm băng vĩnh cửu cực bắc được đặt tên là Planum Boreum, và Planum Australe.
Xích đạo của Sao Hỏa được xác định bởi sự tự quay của nó, nhưng vị trí của kinh tuyến gốc được quy ước cụ thể, như kinh tuyến Greenwich của Trái Đất. Bằng cách lựa chọn một điểm bất kỳ, năm 1830 Mädler và Beer đã chọn lấy một đường trong bản đồ đầu tiên của họ về hành tinh đỏ. Sau khi tàu Mariner 9 cung cấp thêm những bức ảnh về bề mặt Sao Hỏa năm 1972, một miệng hố nhỏ (sau này gọi là Airy-0), nằm trong Sinus Meridiani ("vịnh Kinh Tuyến"), được chọn làm định nghĩa cho kinh độ 0,0° để phù hợp với lựa chọn ban đầu của hai ông.[83]
Do Sao Hỏa không có đại dương và vì vậy không có 'mực nước biển', nên các nhà khoa học phải lựa chọn một bề mặt có cao độ bằng 0, tương tự như mực nước biển, làm bề mặt tham chiếu; mặt này được gọi là areoid [84] của Sao Hỏa, tương tự như geoid của Trái Đất. Cao độ 0 được xác định tại độ cao mà ở đó áp suất khí quyển Hỏa Tinh bằng 610,5 Pa (6,105 mbar).[85] Áp suất này tương ứng với điểm ba trạng thái của nước, và bằng khoảng 0,6% áp suất tại mực nước biển trên Trái Đất (0,006 atm).[86] Ngày nay, mặt geoid hay areoid được xác định một cách chính xác nhờ những vệ tinh khảo sát trường hấp dẫn của Trái Đất và Sao Hỏa.
Ảnh màu gần đúng về miệng hố Victoria, chụp bởi robot tự hành Opportunity. Nó được chụp trong thời gian ba tuần từ 16 tháng 10 – 6 tháng 11, 2006.
Địa hình va chạm[sửa | sửa mã nguồn]
Địa hình Sao Hỏa có hai điểm khác biệt rõ rệt: những vùng đồng bằng bắc bán cầu bằng phẳng do tác động của dòng chảy dung nham ngược hẳn với vùng cao nguyên, những hố va chạm cổ ở bán cầu nam. Một nghiên cứu năm 2008 cho thấy chứng cứ ủng hộ lý thuyết đề xuất năm 1980 rằng, khoảng bốn tỷ năm trước, bán cầu bắc của Sao Hỏa đã bị một thiên thể kích cỡ một phần mười đến một phần ba Mặt Trăng đâm vào. Nếu điều này đúng, bán cầu bắc Sao Hỏa sẽ có một hố va chạm với chiều dài tới 10.600 km và rộng tới 8.500 km, hay gần bằng diện tích của châu Âu, châu Á và lục địa Australia cộng lại, và hố va chạm này sẽ vượt qua lòng chảo cực nam Aitken, được coi là lòng chảo va chạm lớn nhất trong hệ Mặt Trời hiện nay.[15][16]
Bề mặt Sao Hỏa có rất nhiều hố va chạm: có khoảng 43.000 hố với đường kính lớn hơn hoặc bằng 5 km đã được phát hiện.[87] Hố lớn nhất được công nhận là lòng chảo va chạm Hellas, với đặc trưng suất phản chiếu hình học có thể nhìn thấy rõ từ Trái Đất.[88] Do Sao Hỏa có kích thước và khối lượng nhỏ hơn, nên xác suất để một vật thể va chạm vào Hỏa Tinh bằng khoảng một nửa so với Trái Đất. Sao Hỏa nằm gần vành đai tiểu hành tinh hơn, nên khả năng nó bị những vật thể từ nơi này va chạm vào là cao hơn. Hành tinh đỏ cũng bị các sao chổi chu kỳ ngắn va vào với khả năng lớn, do những sao chổi này nằm gần bên trong quỹ đạo của Sao Mộc.[89] Mặc dù vậy, hố va chạm trên Sao Hỏa vẫn ít hơn nhiều so với trên Mặt Trăng, do bầu khí quyển mỏng của nó cũng có tác dụng bảo vệ những thiên thạch nhỏ chạm tới bề mặt. Một số hố va chạm có hình thái gợi ra rằng chúng bị ẩm ướt sau một thời gian thiên thạch va chạm xuống bề mặt.[90]
Những vùng kiến tạo[sửa | sửa mã nguồn]
Ảnh chụp núi lửa Olympus Mons, núi cao nhất trong hệ Mặt Trời
Núi lửa hình khiên Olympus Mons có chiều cao tới 27 km và là ngọn núi cao nhất trong hệ Mặt Trời.[91] Nó là ngọn núi lửa đã tắt nằm trong vùng cao nguyên rộng lớn Tharsis, vùng này cũng chứa một vài ngọn núi lửa lớn khác. Olympus Mons cao gấp ba lần núi Everest, với chiều cao trên 8,8 km. Cũng chú ý rằng, ngoài những hoạt động kiến tạo, kích thước của hành tinh cũng giới hạn cho chiều cao của những ngọn núi trên bề mặt của nó.[92]
Hẻm vực lớn Valles Marineris (tiếng Latin của thung lũng Mariner, hay còn gọi là Agathadaemon trong những tấm bản đồ kênh đào Sao Hỏa cũ), có chiều dài tới 4.000 km và độ sâu khoảng 7 km. Chiều dài của Valles Marineris tương đương với chiều dài của châu Âu và chiếm tới một phần năm chu vi của Sao Hỏa. Hẻm núi Grand Canyon trên Trái Đất có chiều dài 446 km và sâu gần 2 km. Valles Marineris được hình thành là do sự trồi lên của vùng cao nguyên Tharsis làm cho lớp vỏ hành tinh ở vùng Valles Marineris bị tách giãn và sụt xuống. Một hẻm vực lớn khác là Ma'adim Vallis (Ma'adim trong tiếng Hebrew là Sao Hỏa). Nó dài 700 km và bề rộng cũng lớn hơn Grand Canyon với chiều rộng 20 km và độ sâu 2 km ở một số vị trí. Trong quá khứ Ma'adim Vallis có thể đã bị ngập bởi nước lũ.[93]
Hang động[sửa | sửa mã nguồn]
Ảnh chụp từ thiết bị THEMIS về một số hang trên bề mặt Hỏa Tinh. Những hang này được đặt tên không chính thức là (A) Dena, (B) Chloe, (C) Wendy, (D) Annie, (E) Abby (trái) và Nikki, và (F) Jeanne.
Ảnh chụp từ thiết bị THEMIS trên tàu Mars Odyssey của NASA cho thấy khả năng có tới 7 cửa hang động trên sườn núi lửa Arsia Mons.[94] Những hang này được đặt tên tạm thời theo những người phát hiện ra nó đôi khi còn được gọi là "bảy chị em."[95] Cửa vào hang có bề rộng từ 100 m tới 252 m và chiều sâu ít nhất từ 73 m tới 96 m. Bởi vì ánh sáng không thể chiếu tới đáy của hầu hết các hang, do vậy các nhà thiên văn cho rằng thực tế chúng có chiều sâu lớn hơn và rộng hơn ở trong hang so với giá trị ước lượng. Hang "Dena" là một ngoại lệ; có thể quan sát thấy đáy của nó và vì vậy chiều sâu của nó bằng 130 m. Bên trong những hang này có thể giúp tránh khỏi tác động từ những thiên thạch nhỏ, bức xạ cực tím, gió Mặt Trời và những tia vũ trụ năng lượng cao bắn phá xuống hành tinh đỏ.[96]
Khí quyển[sửa | sửa mã nguồn]
Bài chi tiết: Khí quyển Sao Hỏa
Bầu khí quyển mỏng manh của Hỏa Tinh, nhìn từ chân trời trong bức ảnh chụp từ quỹ đạo thấp.
Sao Hỏa đã mất từ quyển của nó từ 4 tỷ năm trước,[97] do vậy gió Mặt Trời tương tác trực tiếp đến tầng điện li của hành tinh, làm giảm mật độ khí quyển do dần dần tước đi các nguyên tử ở lớp ngoài cùng của bầu khí quyển. Cả hai tàu Mars Global Surveyor và Mars Express đã thu nhận được những hạt bị ion hóa từ khí quyển khi chúng đang thoát vào không gian.[97][98] So với Trái Đất, khí quyển của Sao Hỏa khá loãng. Áp suất khí quyển tại bề mặt thay đổi từ 30 Pa (0,030 kPa) ở ngọn Olympus Mons tới 1.155 Pa (1,155 kPa) ở lòng chảo Hellas Planitia, và áp suất trung bình bằng 600 Pa (0,600 kPa).[99] Áp suất lớn nhất trên Hỏa Tinh bằng với áp suất ở những điểm có độ cao 35 km[100] trên bề mặt Trái Đất. Con số này nhỏ hơn 1% áp suất trung bình tại bề mặt Trái Đất (101,3 kPa). Tỉ lệ độ cao (scale height) của khí quyển Sao Hỏa bằng 10,8 km,[101] lớn hơn của Trái Đất (bằng 6 km) bởi vì gia tốc hấp dẫn bề mặt Sao Hỏa chỉ bằng 38% của Trái Đất, và nhiệt độ trung bình trong khí quyển Sao Hỏa thấp hơn đồng thời khối lượng trung bình của các phân tử cao hơn 50% so với trên Trái Đất.
Bầu khí quyển Sao Hỏa chứa 95% cacbon điôxít, 3% nitơ, 1,6% argon và chứa dấu vết của ôxy và hơi nước.[6] Khí quyển khá là bụi bặm, chứa các hạt bụi đường kính khoảng 1,5 µm khiến cho bầu trời Sao Hỏa có màu vàng nâu khi đứng nhìn từ bề mặt của nó.[102]
Bản đồ mêtan
Mêtan đã được phát hiện trong khí quyển hành tinh đỏ với tỷ lệ mol vào khoảng 30 ppb;[12][103] nó xuất hiện theo những luồng mở rộng và ở những vị trí rời rạc khác nhau. Vào giữa mùa hè ở bán cầu bắc, luồng chính chứa tới 19.000 tấn mêtan, và các nhà thiên văn ước lượng cường độ ở nguồn vào khoảng 0,6 kilôgam trên giây.[104][105] Nghiên cứu cũng cho thấy có hai nguồn chính phát ra mêtan, nguồn thứ nhất gần tọa độ 30° B, 260° T và nguồn hai gần tọa độ 0° B, 310° T.[104] Các nhà khoa học cũng ước lượng được Sao Hỏa sản sinh ra khoảng 270 tấn mêtan trong một năm.[104][106]
Nghiên cứu cũng chỉ ra khoảng thời gian để lượng mêtan phân hủy có thể dài bằng 4 năm hoặc ngắn bằng 0,6 năm Trái Đất.[104][107] Sự phân hủy nhanh chóng và lượng mêtan được bổ sung ám chỉ có những nguồn còn hoạt động đang giải phóng lượng khí này. Những hoạt động núi lửa, sao chổi rơi xuống, và khả năng có mặt của các dạng sống vi sinh vật sản sinh ra mêtan. Mêtan cũng có thể sinh ra từ quá trình vô cơ như sự serpentin hóa (serpentinization)[b] với sự tham gia của nước, cacbon điôxít và khoáng vật olivin, nó tồn tại khá phổ biến trên Sao Hỏa.[108]
Khí hậu[sửa | sửa mã nguồn]
Bài chi tiết: Khí hậu Sao Hỏa
Trong số các hành tinh trong hệ Mặt Trời, các mùa trên Sao Hỏa là gần giống với trên Trái Đất nhất, do sự gần bằng về độ nghiêng của trục tự quay ở hai hành tinh. Độ dài các mùa trên Hỏa Tinh bằng khoảng hai lần trên Trái Đất, do khoảng cách từ Sao Hỏa đến Mặt Trời lớn hơn dẫn đến một năm trên hành tinh này bằng khoảng hai năm Trái Đất. Nhiệt độ Sao Hỏa thay đổi từ nhiệt độ rất thấp -87 °C trong thời gian mùa đông ở các cực cho đến -5 °C vào mùa hè.[46] Biên độ nhiệt độ lớn như vậy là vì bầu khí quyển quá mỏng không thể giữ lại được nhiệt lượng từ Mặt Trời, do áp suất khí quyển thấp, và do tỉ số thể tích nhiệt rung riêng (thermal inertia) của đất Sao Hỏa thấp.[109] Hành tinh cũng nằm xa Mặt Trời gấp 1,52 lần so với Trái Đất, do vậy nó chỉ nhận được khoảng 43% lượng ánh sáng so với Trái Đất.[110]
Nếu Sao Hỏa nằm vào quỹ đạo của Trái Đất, các mùa trên hành tinh này sẽ giống với trên địa cầu do độ lớn góc nghiêng trục quay hai hành tinh giống nhau. Độ lệch tâm quỹ đạo tương đối lớn của nó cũng có một tác động quan trọng. Khi Hỏa Tinh gần cận điểm quỹ đạo thì ở bán cầu bắc là mùa đông và bán cầu nam là mùa hè, khi nó gần viễn điểm quỹ đạo thì ngược lại. Các mùa ở bán cầu nam diễn ra khắc nghiệt hơn so với bán cầu bắc. Nhiệt độ trong mùa hè ở bán cầu nam có thể cao hơn tới 30 °C (86 °F) so với mùa hè ở bán cầu bắc.[111]
Sao Hỏa cũng có những trận bão bụi lớn nhất trong hệ Mặt Trời. Chúng có thể biến đổi từ một cơn bão trong một vùng nhỏ cho đến hình thành cơn bão khổng lồ bao phủ toàn bộ hành tinh. Những trận bão bụi thường xuất hiện khi Sao Hỏa nằm gần Mặt Trời và khi đó nhiệt độ toàn cầu cũng tăng lên do tác động của bão bụi.[112]
Ảnh chụp qua kính thiên văn Hubble so sánh Sao Hỏa trước và sau trận bão bụi bao phủ toàn cầu.
Quỹ đạo và chu kỳ quay[sửa | sửa mã nguồn]
Khoảng cách trung bình từ Sao Hỏa đến Mặt Trời vào khoảng 230 triệu km (1,5 AU) và chu kỳ quỹ đạo của nó bằng 687 ngày Trái Đất. Ngày mặt trời (viết tắt sol) trên Sao Hỏa hơi dài hơn ngày Trái Đất và bằng: 24 giờ, 39 phút, và 35,244 giây. Một năm Sao Hỏa bằng 1,8809 năm Trái Đất; hay 1 năm, 320 ngày, và 18,2 giờ.[6]
Độ nghiêng trục quay bằng 25,19 độ và gần bằng với độ nghiêng trục quay của Trái Đất.[6] Kết quả là Sao Hỏa có các mùa gần giống với Trái Đất mặc dù chúng có thời gian kéo dài gần gấp đôi trong một năm dài hơn. Hiện tại hướng của cực bắc Hỏa Tinh nằm gần với ngôi sao Deneb.[13] Sao Hỏa đã vượt qua cận điểm quỹ đạo vào tháng 3, 2011 và vượt qua viễn điểm quỹ đạo vào tháng 2, 2012.[113]
Sao Hỏa có độ lệch tâm quỹ đạo tương đối lớn vào khoảng 0,09; trong bảy hành tinh còn lại của hệ Mặt Trời, chỉ có Sao Thủy có độ lệch tâm lớn hơn. Các nhà khoa học biết rằng trong quá khứ Sao Hỏa có quỹ đạo tròn hơn so với bây giờ. Cách đây khoảng 1,35 triệu năm Trái Đất, Sao Hỏa có độ lệch tâm gần bằng 0,002, nhỏ hơn nhiều so với Trái Đất ngày nay.[114] Chu kỳ độ lệch tâm của Sao Hỏa bằng 96.000 năm Trái Đất so với chu kỳ lệch tâm của Trái Đất bằng 100.000 năm.[115] Sao Hỏa cũng đã từng có chu kỳ lệch tâm bằng 2,2 triệu năm Trái Đất. Trong vòng 35.000 năm trước đây, quỹ đạo Sao Hỏa trở lên elip hơn do ảnh hưởng hấp dẫn từ những hành tinh khác. Khoảng cách gần nhất giữa Trái Đất và Sao Hỏa sẽ giảm nhẹ dần trong vòng 25.000 năm tới.[116]
ThePlanets Orbits Ceres Mars PolarView.svg Ảnh bên trái so sánh quỹ đạo của Sao Hỏa và hành tinh lùn Ceres nằm trong vành đai tiểu hành tinh, khi nhìn từ cực bắc của hoàng đạo, trong khi bức ảnh bên phải nhìn từ điểm nút lên của quỹ đạo. Các đoạn của quỹ đạo nằm ở phía nam hoàng đạo được vẽ bằng màu tối. Cận điểm quỹ đạo (q) và viễn điểm quỹ đạo (Q) được đánh dấu với ngày gần nhất thiên thể sẽ vượt qua. Quỹ đạo Sao Hỏa có màu đỏ, Ceres có màu vàng. ThePlanets Orbits Ceres Mars.svg
Vệ tinh tự nhiên[sửa | sửa mã nguồn]
Bài chi tiết: Vệ tinh tự nhiên của Sao Hỏa, Phobos (vệ tinh), và Deimos (vệ tinh)
Ảnh màu chụp bởi Mars Reconnaissance Orbiter – HiRISE, ngày 23 tháng 3, 2008
Ảnh màu Deimos chụp ngày 21 tháng 2, 2009 cũng bởi tàu này (không theo tỷ lệ)
Sao Hỏa có hai vệ tinh tự nhiên tương đối nhỏ, Phobos và Deimos, chúng quay quanh trên những quỹ đạo khá gần hành tinh. Lý thuyết về tiểu hành tinh bị hành tinh đỏ bắt giữ đã thu hút sự quan tâm từ lâu nhưng nguồn gốc của nó vẫn còn nhiều bí ẩn.[117] Nhà thiên văn học Asaph Hall đã phát hiện ra 2 vệ tinh này vào năm 1877, và ông đặt tên chúng theo tên các nhân vật trong thần thoại Hy Lạp là Phobos (đau đớn/sợ hãi) và Deimos (kinh hoàng/khiếp sợ), hai người con cùng tham gia những trận đánh của vị thần chiến tranh Ares. Ares trong thần thoại La Mã tên là Mars (mà người La Mã dùng tên của vị thần đó đặt tên cho Sao Hỏa).[118][119]
Nhìn từ bề mặt Hỏa Tinh, chuyển động của Phobos và Deimos hiện lên rất khác lạ so với chuyển động của Mặt Trăng. Phobos mọc lên ở phía tây, lặn ở phía đông, và lại mọc lên chỉ sau 11 giờ. Deimos nằm ngay bên ngoài quỹ đạo đồng bộ—tại đó chu kỳ quỹ đạo bằng với chu kỳ tự quay của hành tinh—nó mọc lên ở phía đông nhưng rất chậm. Mặc dù chu kỳ quỹ đạo của nó bằng 30 giờ, nó phải mất 2,7 ngày để lặn ở phía tây khi nó chậm dần đi về phía sau sự quay của Sao Hỏa, và sau đó phải khá lâu nó mới mọc trở lại.[120]
Bởi vì quỹ đạo của Phobos nằm bên trong quỹ đạo đồng bộ, lực thủy triều từ Hỏa Tinh đang dần dần hút vệ tinh này về phía nó. Trong khoảng 50 triệu năm nữa vệ tinh này sẽ đâm xuống bề mặt Sao Hỏa hoặc bị phá tan thành một cái vành bụi quay quanh hành tinh.[120]
Nguồn gốc của hai vệ tinh này vẫn chưa được hiểu đầy đủ. Đặc tính suất phản chiếu hình học thấp và thành phần cấu tạo bằng "thiên thạch hạt chứa than" (carbonaceous chondrite) giống với tính chất của các tiểu hành tinh là một trong những bằng chứng ủng hộ lý thuyết tiểu hành tinh bị bắt. Quỹ đạo không ổn định của Phobos dường như là một chứng cứ khác cho thấy nó bị bắt trong thời gian khá gần ngày nay. Tuy vậy, cả hai vệ tinh có quỹ đạo tròn, mặt phẳng quỹ đạo rất gần với mặt phẳng xích đạo hành tinh, lại là một điều không thông thường cho các vật thể bị bắt và như thế đòi hỏi quá trình động lực bắt giữ 2 vệ tinh này rất phức tạp. Sự bồi tụ trong buổi đầu lịch sử hình thành Sao Hỏa cũng là một khả năng khác nhưng lý thuyết này lại không giải thích được thành phần cấu tạo của 2 vệ tinh giống với các tiểu hành tinh hơn là giống với thành phần của Hỏa Tinh.
Một khả năng khác đó là sự tham gia của một vật thể thứ ba hoặc một kiểu va chạm gây nhiễu loạn.[121] Những dữ liệu gần đây cho thấy khả năng vệ tinh Phobos có cấu trúc bên trong khá rỗng[122] và các nhà khoa học đề xuất thành phần chính của nó là khoáng phyllosilicat và những loại khoáng vật khác đã có trên Sao Hỏa,[123] và họ chỉ ra trực tiếp rằng nguồn gốc của Phobos là từ những vật liệu bắn ra từ một thiên thể va chạm với Sao Hỏa và sau đó tích tụ lại trên quỹ đạo quanh hành tinh này,[124] tương tự như lý thuyết giải thích cho nguồn gốc Mặt Trăng. Trong khi phổ VNIR của các vệ tinh Sao Hỏa giống với phổ của các tiểu hành tinh trong vành đai tiểu hành tinh, thì phổ hồng ngoại nhiệt (thermal infrared) của Phobos lại không hoàn toàn tương thích với phổ của bất kỳ lớp khoáng vật chondrit.[123]
Tên Đường kính
(km) Khối lượng
(kg) Bán trục
lớn (km) Chu kỳ
quỹ đạo (giờ) Chu kỳ
trăng mọc
trung bình
(giờ, ngày)
Phobos 22,2 km (27×21,6×18,8) 1,08×1016 9 377 km 7,66 11,12 giờ
(0,463 ngày)
Deimos 12,6 km (10×12×16) 2×1015 23 460 km 30,35 131 giờ
(5,44 ngày)
Sự sống[sửa | sửa mã nguồn]
Bài chi tiết: Nước trên Sao Hỏa và Sự sống trên Sao Hỏa
Những hiểu biết hiện tại về hành tinh ở được—khả năng một thế giới cho sự sống phát triển và duy trì—ưu tiên những hành tinh có nước lỏng tồn tại trên bề mặt của chúng. Điều này trước tiên đòi hỏi quỹ đạo hành tinh nằm trong vùng ở được, mà đối với Mặt Trời hiện nay là vùng mở rộng ngày bên ngoài quỹ đạo Sao Kim đến bán trục lớn của Sao Hỏa.[125] Trong thời gian Sao Hỏa nằm gần cận điểm quỹ đạo thì nó cũng nằm sâu bên trong vùng ở được, nhưng bầu khí quyển mỏng của hành tinh (và do đó áp suất khí quyển thấp) không đủ để cho nước lỏng tồn tại trên diện rộng và trong thời gian dài. Những dòng chảy trong quá khứ của nước lỏng có khả năng mang lại tính ở được cho hành tinh đỏ. Một số chứng cứ hiện nay cũng cho thấy nếu nước lỏng có tồn tại trên bề mặt Sao Hỏa thì nó sẽ quá mặn và có tính a xít cao để có thể duy trì một sự sống thông thường.[126]
Sao Hỏa thiếu đi từ quyển và có một bầu khí quyển cực mỏng cũng là một thách thức: sẽ có ít sự truyền nhiệt trên toàn bề mặt hành tinh, đồng thời khí quyển cũng không thể ngăn được sự bắn phá của gió Mặt Trời và một áp suất quá thấp để duy trì nước dưới dạng lỏng (thay vào đó nước sẽ lập tức thăng hoa thành dạng hơi). Sao Hỏa cũng gần như, hay có lẽ hoàn toàn không còn các hoạt động địa chất; sự ngưng hoạt động của các núi lửa rõ ràng làm ngừng sự tuần hoàn của các khoáng chất và hợp chất hóa học giữa bề mặt và phần bên trong hành tinh.[127]
Nhiều bằng chứng ủng hộ cho Hỏa Tinh trước đây đã từng có những điều kiện cho sự sống phát triển hơn so với ngày nay, nhưng liệu các sinh vật sống có từng tồn tại hay không vẫn còn là bí ẩn. Các tàu thăm dò Viking trong giữa thập niên 1970 đã thực hiện những thí nghiệm được thiết kế nhằm xác định các vi sinh vật trong đất Sao Hỏa ở những vị trí chúng đổ bộ và đã cho kết quả khả quan, bao gồm sự tăng tạm thời của sản phẩm CO2 khi trộn những mẫu đất với nước và khoáng chất. Dấu hiệu của sự sống này đã gây ra tranh cãi trong cộng đồng các nhà khoa học, và vẫn còn là một vấn đề mở, trong đó nhà khoa học NASA Gilbert Levin cho rằng tàu Viking có thể đã tìm thấy sự sống. Một cuộc phân tích lại những dữ liệu từ Viking, trong ánh sáng của hiểu biết hiện đại về dạng sống trong môi trường cực kỳ khắc nghiệt (extremophile forms), cho thấy các thí nghiệm trong chương trình Viking không đủ độ phức tạp để xác định được những dạng sống này. Thậm chí những thí nghiệm này có thể đã giết chết những dạng vi sinh vật (giả thuyết là tồn tại).[128] Các thí nghiệm thực hiện bởi tàu đổ bộ Phoenix đã chỉ ra đất ở vị trí đáp xuống có tính kiềm pH khá cao và nó chứa magiê, natri, kali và clo.[129] Những chất dinh dưỡng trong đất có thể giúp phát triển sự sống những sự sống vẫn cần phải được bảo vệ từ những ánh sáng cực tím rất mạnh.[130]
Tại phòng thí nghiệm Trung tâm không gian Johnson, một số hình dạng thú vị đã được tìm thấy trong khối vẫn thạch ALH84001. Một số nhà khoa học đề xuất là những hình dạng này có khả năng là hóa thạch của những vi sinh vật đã từng tồn tại trên Sao Hỏa trước khi vẫn thạch này bị bắn vào không gian bởi một vụ chạm của thiên thạch với hành tinh đỏ và gửi nó đi trong chuyến hành trình khoảng 15 triệu năm tới Trái Đất. Đề xuất về nguồn gốc phi hữu cơ cho những hình dạng này cũng đã được nêu ra.[131]
Những lượng nhỏ mêtan và fomanđêhít xác định được gần đây bởi các tàu quỹ đạo đều được coi là những dấu hiệu cho sự sống, và những hợp chất hóa học này cũng nhanh chóng bị phân hủy trong bầu khí quyển của Hỏa Tinh.[132][133] Cũng có khả năng những hợp chất này được bổ sung bởi hoạt động địa chất hay núi lửa cũng như sự serpentin hóa của khoáng chất (serpentinization).[108]
Trong tương lai, có thể là nhiệt độ bề mặt Sao Hỏa sẽ tăng từ từ, hơi nước và CO2 hiện tại đang đóng băng dưới regolith bề mặt sẽ giải phóng vào khí quyển tạo nên hiệu ứng nhà kính nung nóng hành tinh cho đến khi nó đạt những điều kiện tương đương với Trái Đất ngày nay, do đó cung cấp nơi trú chân tiềm năng trong tương lai cho sinh vật trên Trái Đất.[134]
Quá trình thám hiểm[sửa | sửa mã nguồn]
Bài chi tiết: Thám hiểm Sao Hỏa
Tàu đổ bộ Viking 1 vào tháng 2, 1978.
Hàng tá tàu không gian, bao gồm tàu quỹ đạo, tàu đổ bộ, và robot tự hành, đã được gửi đến Sao Hỏa bởi Liên Xô, Hoa Kỳ, châu Âu, và Nhật Bản nhằm nghiên cứu bề mặt, khí hậu và địa chất hành tinh đỏ. Đến năm 2008, chi phí cho vận chuyển vật liệu từ bề mặt Trái Đất lên bề mặt Sao Hỏa có giá xấp xỉ 309.000US$ trên một kilôgam.[135]
Những tàu còn hoạt động cho đến năm 2011 bao gồm Mars Reconnaissance Orbiter (từ 2006), Mars Express (từ 2003), 2001 Mars Odyssey (từ 2001), và trên bề mặt là robot tự hành Opportunity (từ 2004). Những phi vụ kết thúc gần đây bao gồm Mars Global Surveyor (1997–2006) và Robot tự hành Spirit (2004–2010).
Gần hai phần ba số tàu không gian được thiết kế đến Sao Hỏa đã bị lỗi trong giai đoạn phóng, hành trình hoặc trước khi bắt đầu thực hiện phi vụ hoặc không hoàn tất phi vụ của chúng, chủ yếu trong giai đoạn cuối thế kỷ 20. Sang thế kỷ 21, những thất bại trong các phi vụ đã được giảm bớt nhiều.[136] Những lỗi trong các phi vụ chủ yếu là do vấn đề kĩ thuật, như mất liên lạc hoặc sai lầm trong thiết kế, và thường do hạn chế về tài chính và thiếu năng lực trong các phi vụ.[136] Số thất bại nhiều như vậy đã làm cho công chúng liên tưởng đến những điều viễn tưởng như "Tam giác Bermuda", "Lời nguyền" Sao Hỏa, hoặc "ma cà rồng" trong thiên hà đã ăn những tàu không gian này.[136] Những thất bại gần đây bao gồm phi vụ Beagle 2 (2003), Mars Climate Orbiter (1999), và Mars 96 (1996).
| |
