Tin tức Vũ trụ TV

Cách mà nước có thể biến mất khỏi sao Hoả

Ngày:
Th11 13, 2020
Tóm lược:

Sao Hỏa từng có các đại dương nhưng giờ đây nó khô cằn, khiến nhiều người tự hỏi làm thế nào mà lượng nước bị mất đi. Các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra một lượng nước lớn đáng kinh ngạc trong bầu khí quyển trên của sao Hỏa, nơi nó bị phá hủy nhanh chóng, giải thích một phần bí ẩn về sao Hỏa này.

Share:
CÂU CHUYỆN ĐẦY ĐỦ

Ý tưởng của nghệ sĩ này mô tả môi trường sao Hỏa thời kỳ đầu (phải) - được cho là chứa nước lỏng và bầu khí quyển dày hơn - so với môi trường khô lạnh được thấy ở sao Hỏa ngày nay (trái).Trung tâm Chuyến bay Không gian Goddard của NASA
Ý tưởng của nghệ sĩ này mô tả môi trường sao Hỏa thời kỳ đầu (phải) – được cho là chứa nước lỏng và bầu khí quyển dày hơn – so với môi trường khô lạnh được thấy ở sao Hỏa ngày nay (trái).
Trung tâm Chuyến bay Không gian Goddard của NASA

Sao Hỏa từng có các đại dương nhưng giờ đây khô cằn, khiến nhiều người tự hỏi làm thế nào mà lượng nước bị mất đi. Các nhà nghiên cứu của Đại học Arizona đã phát hiện ra một lượng nước lớn đáng kinh ngạc trong bầu khí quyển trên của sao Hỏa, nơi nó bị phá hủy nhanh chóng, giải thích một phần bí ẩn về sao Hỏa này.

Shane Stone, một sinh viên tốt nghiệp tại Phòng thí nghiệm Mặt trăng và Hành tinh UA Arizona và là tác giả chính của bài báo mới được xuất bản ngày hôm nay trên tạp chí Khoa học (Science), tự mô tả mình là một nhà hóa học hành tinh. Từng là một nhà hóa học trong phòng thí nghiệm, người đã giúp phát triển các polyme có thể được sử dụng để bọc và cung cấp các loại thuốc điều trị hiệu quả hơn, giờ đây anh ấy đang nghiên cứu hóa học của bầu khí quyển hành tinh.

Kể từ năm 2014, anh đã làm việc trong sứ mệnh NASA MAVEN, viết tắt của Mars Atmosphere và Volatile EvolutioN. Tàu vũ trụ MAVEN bắt đầu quay quanh sao Hỏa vào năm 2014 và đã ghi lại thành phần cấu tạo của bầu khí quyển phía trên của hành tinh láng giềng của Trái đất kể từ đó.

Stone nói: “Chúng ta biết rằng hàng tỷ năm trước, có nước lỏng trên bề mặt sao Hỏa. “Chắc hẳn đã có một bầu khí quyển dày hơn, vì vậy chúng ta biết rằng sao Hỏa bằng cách nào đó đã mất phần lớn bầu khí quyển vào không gian. MAVEN đang cố gắng mô tả các quá trình gây ra sự mất mát này và một phần trong số đó là hiểu chính xác cách sao Hỏa mất nước. “

Các đồng tác giả của nghiên cứu bao gồm Roger Yelle, giáo sư khoa học hành tinh ở UA Arizona và cố vấn nghiên cứu của Stone cũng như các nhà nghiên cứu từ Trung tâm Chuyến bay Vũ trụ Goddard của NASA và Trung tâm Nghiên cứu và Khám phá trong Khoa học và Công nghệ Không gian ở Maryland.

Theo dõi nước

Khi MAVEN quay quanh sao Hỏa, nó sẽ lặn vào bầu khí quyển của hành tinh này sau mỗi 4 giờ rưỡi. Các onboard NGIMS tool, viết tắt của Neutral Gas và Ion Mass Spectrometer, đã được đo lường sự phong phú của các phân tử nước buộc tội gọi là ion trong khí quyển của sao Hỏa trên, khoảng 100 dặm từ bề mặt của hành tinh. Từ thông tin này, các nhà khoa học có thể suy ra lượng nước có trong khí quyển.

Các quan sát trong quá khứ sử dụng MAVEN và Kính viễn vọng Không gian Hubble cho thấy lượng nước mất đi từ tầng trên của sao Hỏa thay đổi theo mùa. So với Trái đất, sao Hỏa có đường đi hình bầu dục xung quanh mặt trời và gần nó nhất vào mùa hè ở bán cầu nam của sao Hỏa.

Stone và nhóm của ông phát hiện ra rằng khi sao Hỏa ở gần mặt trời nhất, hành tinh này ấm lên và nhiều nước hơn – được tìm thấy trên bề mặt dưới dạng băng – di chuyển từ bề mặt lên tầng trên của bầu khí quyển nơi nó bị mất vào không gian. Điều này xảy ra một lần mỗi năm trên sao Hỏa hoặc khoảng hai năm một lần trên Trái đất. Các cơn bão bụi khu vực xảy ra trên sao Hỏa hàng năm trên sao Hỏa và các cơn bão bụi toàn cầu xảy ra trên khắp hành tinh khoảng 10 năm một lần dẫn đến việc làm nóng thêm bầu khí quyển và gia tăng sự di chuyển lên trên của nước.

Stone nói rằng các quá trình tạo ra chuyển động theo chu kỳ này mâu thuẫn với bức tranh cổ điển về sự thoát nước từ sao Hỏa, cho thấy nó chưa hoàn thiện. Theo quy trình cổ điển, nước đá được chuyển hóa thành khí và bị phá hủy bởi tia nắng mặt trời trong tầng khí quyển thấp hơn. Tuy nhiên, quá trình này sẽ diễn ra như một giọt nước chậm, ổn định, không bị ảnh hưởng bởi các mùa hoặc bão bụi, điều này không phù hợp với các quan sát hiện tại.

Stone nói thêm: “Điều này rất quan trọng vì chúng tôi không hề mong đợi có thể nhìn thấy nước trong bầu khí quyển phía trên của sao Hỏa. “Nếu chúng ta so sánh sao Hỏa với Trái đất, nước trên Trái đất bị giới hạn gần bề mặt vì một thứ gọi là hiện tượng hygropause. Nó chỉ là một lớp trong khí quyển đủ lạnh để ngưng tụ (và do đó ngăn chặn) bất kỳ hơi nước nào bay lên trên.”

Nhóm nghiên cứu lập luận rằng nước đang di chuyển vượt qua những gì nên là hygropause của sao Hỏa, có khả năng quá ấm để ngăn hơi nước. Khi ở trên tầng cao của bầu khí quyển, các phân tử nước bị các ion tách ra rất nhanh – trong vòng 4 giờ, họ tính toán – và các sản phẩm phụ sau đó bị mất vào không gian.

Stone cho biết: “Việc mất bầu khí quyển và nước vào không gian là nguyên nhân chính khiến sao Hỏa lạnh và khô so với Trái đất ấm và ẩm ướt. Dữ liệu mới này từ MAVEN tiết lộ một quá trình mà sự mất mát này vẫn diễn ra cho đến ngày nay”.

Một thế giới khô và đầy bụi

Khi nhóm ngoại suy những phát hiện của họ cách đây 1 tỷ năm, họ phát hiện ra rằng quá trình này có thể gây ra sự mất mát của một đại dương toàn cầu sâu khoảng 17 inch.

Stone nói: “Nếu chúng tôi lấy nước và trải đều trên toàn bộ bề mặt sao Hỏa, đại dương nước bị mất vào không gian do quá trình mới mà chúng tôi mô tả sẽ sâu hơn 17 inch. “Thêm 6,7 inch sẽ bị mất chỉ do ảnh hưởng của các cơn bão bụi toàn cầu.”

Trong các cơn bão bụi toàn cầu, lượng nước có thể được vận chuyển lên thượng tầng khí quyển nhiều hơn 20 lần. Ví dụ, một cơn bão bụi toàn cầu kéo dài 45 ngày giải phóng lượng nước tương đương vào vũ trụ mà sao Hỏa sẽ mất đi trong một năm sao Hỏa tĩnh lặng, hay 687 ngày Trái đất.

Và trong khi Stone và nhóm của ông không thể ngoại suy xa hơn 1 tỷ năm, ông cho rằng quá trình này có thể không hoạt động giống như trước đó, bởi vì sao Hỏa có thể đã có hiện tượng hygropor mạnh hơn từ lâu.

Stone nói: “Trước khi quy trình mà chúng tôi mô tả bắt đầu hoạt động, hẳn đã có một lượng đáng kể khí quyển thoát ra ngoài vũ trụ. “Chúng tôi vẫn cần giảm thiểu tác động của quá trình này và thời điểm nó bắt đầu hoạt động.”

Trong tương lai, Stone muốn nghiên cứu bầu khí quyển của mặt trăng sao Thổ, Titan.

Stone kết luận: “Titan có một bầu khí quyển thú vị, trong đó hóa học hữu cơ đóng một vai trò quan trọng. “Với tư cách là một cựu nhà hóa học hữu cơ tổng hợp, tôi mong muốn điều tra các quá trình này.”


Nguồn truyện:

Tài liệu do Đại học Arizona cung cấp . Bản gốc do Mikayla Mace viết. Lưu ý: Nội dung có thể được chỉnh sửa về kiểu dáng và độ dài.


Tham khảo Tạp chí :

  1. Shane W. Stone, Roger V. Yelle, Mehdi Benna, Daniel Y. Lo, Meredith K. Elrod, Paul R. Mahaffy. Việc thoát hydro khỏi sao Hỏa được thúc đẩy bởi sự vận chuyển nước theo mùa và bão bụi . Science , 2020 DOI: 10.1126 / science.aba5229

Bài viết liên quan

Bài viết mới