Một nghiên cứu mới cho thấy Sao Hỏa có chu kỳ hơi nước độc đáo chỉ xảy ra một lần trong khoảng 2 năm một lần. Chu trình có thể giúp giải thích sao Hỏa mất phần lớn nước.
Nghệ sĩ khái niệm về các phân tử hơi nước được đẩy vào không gian từ sao Hỏa. Các nhà khoa học đã tìm thấy một chu trình nước mới trên hành tinh, nơi hơi nước có thể được vận chuyển vào bầu khí quyển phía trên và thậm chí có lúc thoát ra ngoài không gian. Hình ảnh thông qua NASA / GSFC / CU / LASP.
Các nhà khoa học đã phát hiện ra một loại chu trình nước mới trên Sao Hỏa, điều này hơi đáng ngạc nhiên khi thiếu nước nói chung nghiêm trọng trên hành tinh. Theo một nghiên cứu mới, hơi nước bốc lên từ bầu khí quyển thấp hơn đến bầu khí quyển phía trên sao Hỏa và một số trong đó thậm chí thoát ra ngoài không gian, nhưng điều này chỉ có thể xảy ra trong những điều kiện rất hạn chế. Phát hiện này cũng có thể giúp giải thích sao Hỏa mất phần lớn nước hàng tỷ năm trước.
Các kết quả mới hấp dẫn đã được công bố trong số hiện tại của tạp chí đánh giá ngang hàng Thư nghiên cứu địa vật lý vào ngày 16 tháng 4 năm 2019, bởi các nhà nghiên cứu từ Viện Vật lý và Công nghệ Moscow (MIPT) và Viện Nghiên cứu Hệ mặt trời Max Planck (MPS) ở Đức.
Mô phỏng máy tính cho thấy, thật đáng ngạc nhiên, hơi nước có thể bốc lên từ bầu khí quyển thấp hơn và đi qua bầu khí quyển lạnh hơn vào bầu khí quyển phía trên, nhưng chỉ trong một số trường hợp nhất định. Sự chuyển động độc đáo này của hơi nước xảy ra khoảng hai năm một lần, vào mùa hè ở Nam bán cầu. Một phần hơi nước được gió mang đến cực bắc, phần còn lại của nó phân rã và thoát ra ngoài không gian. Đây có thể là cách sao Hỏa cũng mất phần lớn hơi nước trong quá khứ xa xôi.
Sự phân bố theo chiều dọc của hơi nước trên Sao Hỏa trong suốt một năm Sao Hỏa, lúc 3 giờ sáng giờ địa phương. Hơi nước chỉ có thể đạt đến các tầng khí quyển cao hơn khi đó là mùa hè ở bán cầu nam Mars Mars. Hình ảnh thông qua GPL / Shaposhnikov et al.
Vậy làm thế nào là hơi nước có thể đi qua hàng rào lạnh trong bầu khí quyển giữa? Các nhà nghiên cứu nghĩ rằng có một cơ chế chưa được biết đến trước đây tại nơi làm việc, hoạt động giống như một máy bơm. Không khí ở giữa thường rất lạnh, khiến hơi nước khó đi qua. Nhưng hai lần một ngày - và chỉ tại một địa điểm nhất định và tại một thời điểm nhất định trong năm - rào cản đó trở nên dễ thấm hơn. Vào những thời điểm đó, hơi nước có thể lẻn qua bầu khí quyển giữa và đi vào bầu khí quyển phía trên.
Hơi nước nguội dần trong bầu khí quyển phía trên, nơi một số trong đó tìm đường đến cực bắc và chìm xuống một lần nữa. Nhưng một số phân tử nước bị phân rã bởi bức xạ mặt trời ở những độ cao cực đoan đó và thoát ra ngoài không gian.
Quỹ đạo của Sao Hỏa là nhân tố chính trong cách thức hoạt động của quá trình này. Quỹ đạo của nó dài gấp đôi Trái đất, hai năm và nhiều hình elip hơn. Đó là mùa hè ở sao Hỏa ở nam bán cầu khi hành tinh này là gần mặt trời nhất, khoảng 26 triệu dặm (42 triệu km) gần hơn vào thời điểm xa nhất của nó, và nhiệt độ mùa hè ở sao Hỏa do đó bán cầu nam là ấm hơn đáng kể so với nhiệt độ mùa hè ở bán cầu bắc của nó. Điều này làm cho hơi nước bốc lên dễ dàng hơn trong bầu khí quyển vào thời điểm đó. Theo Paul Hartogh từ MPS:
Khi đó là mùa hè ở Nam bán cầu, vào những thời điểm nhất định trong ngày, hơi nước có thể bốc lên cục bộ với khối không khí ấm hơn và đạt đến bầu khí quyển phía trên.
Các cơn bão bụi Mars Mars, như cơn bão này được nhìn thấy bởi quỹ đạo Mars Express vào tháng 4 năm 2018 ở khu vực Utopia Planitia, cũng có thể mang hơi nước bốc lên cao hơn vào bầu khí quyển. Hình ảnh qua ESA / DLR / FU Berlin.
Điều này, kết hợp với cơ chế bơm, có nghĩa là thực hiện những khoảnh khắc tương đối ngắn đó, hơi nước thực sự có thể bay lên khắp bầu khí quyển, thậm chí vào không gian. Nhưng cũng có một quá trình khác có thể giúp với điều này: bão bụi.Bão bụi trên Sao Hỏa có thể là quái vật, thậm chí đôi khi bao vây toàn bộ hành tinh. Các hạt bụi nóng lên và có thể làm tăng nhiệt độ khí quyển lên tới 30 độ. Bụi cũng có thể nâng hơi nước lên cao vào khí quyển, như ghi nhận của Alexander Medvedev từ MPS:
Lượng bụi bay trong bầu khí quyển trong cơn bão như vậy tạo điều kiện cho việc vận chuyển hơi nước vào các lớp không khí cao.
Một cơn bão bụi khổng lồ là vào năm 2007, và các nhà nghiên cứu tính toán rằng nó đã tích tụ khoảng gấp đôi lượng hơi vào bầu khí quyển phía trên so với bình thường. Theo giải thích của Dmitry Shaposhnikov của MIPT, tác giả đầu tiên của nghiên cứu mới:
Mô hình của chúng tôi cho thấy với độ chính xác chưa từng có, bụi trong khí quyển ảnh hưởng đến các quá trình vi sinh vật liên quan đến việc biến băng thành hơi nước như thế nào.
Như Hartogh cũng nhận xét:
Rõ ràng, bầu khí quyển sao Hỏa dễ thấm hơi nước hơn so với Trái đất. Chu trình nước theo mùa mới đã được tìm thấy góp phần lớn vào việc Mars tiếp tục mất nước.
Nghệ sĩ khái niệm về những gì sao Hỏa có thể trông giống như với một đại dương cổ đại ở bán cầu bắc của nó; Một số nhà khoa học tin rằng đại dương sao Hỏa này có thể đã từng tồn tại. Ngày nay, Sao Hỏa là một thế giới khô, lạnh với băng trên và dưới bề mặt, với rất ít hơi nước trong bầu khí quyển của nó. Hình ảnh thông qua NASA / GSFC.
Bầu khí quyển sao Hỏa bây giờ cũng rất mỏng, nó có thể giữ hơi nước gần như nhiều so với vài tỷ năm trước. Và ngay cả ngày nay, dường như bất cứ hơi nào có thể, đôi khi, dễ dàng thoát ra ngoài không gian. Các nhà khoa học cũng nghĩ rằng tổng thể bầu khí quyển Mars Mars đã từng dày hơn nhiều so với hiện tại, có thể chứa nhiều hơi nước hơn, giống như Trái đất ngày nay. Mưa, sông và hồ đều có thể vào thời điểm này, và thậm chí có thể là một đại dương ở bán cầu bắc, như một số nhà khoa học hiện nay nghĩ. Bây giờ nó chủ yếu là băng trên và dưới bề mặt, với một số bằng chứng cho các hồ nước lỏng sâu hơn, và hơi nước ít hơn nhiều. Sao Hỏa thay đổi quá nhiều từ lâu đã là một bí ẩn đối với các nhà khoa học, nhưng giờ đây nhờ các nghiên cứu như thế này, các nhà nghiên cứu cuối cùng đã tìm hiểu cách hành tinh thay đổi từ một thế giới giống Trái đất hơn sang sa mạc khô lạnh mà chúng ta thấy ngày nay.
Điểm mấu chốt: Sao Hỏa không còn nhiều nước, ngoài nước đá và một số nước lỏng sâu hơn, nhưng nó làm vẫn có một chu trình nước hoạt động trong khí quyển. Nghiên cứu mới này không chỉ cho thấy chu kỳ hoạt động như thế nào, mà còn có thể giúp giải thích tại sao Sao Hỏa mất phần lớn hơi nước - và toàn bộ bầu khí quyển - ngay từ đầu.