Nằm sâu bên dưới chỏm băng đông lạnh ở cực nam của sao Hỏa là một hồ nước lỏng - thứ lần đầu tiên được tìm thấy trên hành tinh đỏ. Hồ nước này được phát hiện từ quỹ đạo bằng cách sử dụng sóng radar xâm nhập qua băng. Nó có lẽ rất lạnh và chứa nhiều muối, một môi trường rất khó để sự sống phát triển. Kết quả nghiên cứu được công bố trên tạp chí Science vào ngày 25/7.
Phát hiện trên chắc chắn sẽ thúc đẩy việc tìm kiếm các tầng nước khác nằm ẩn dưới lòng đất có điều kiện thuận lợi hơn với sự sống. “Đây»là một kết quả rất thú vị, cho thấy dấu hiệu đầu tiên của một tầng ngậm nước mặn trên sao Hỏa David Stillman, nhà địa vật lý tại Viện nghiên cứu Tây Nam ở Boulder, Colorado (Mỹ), cho biết.
Hồ nước trên sao Hỏa giống như một trong những hồ nối liền nhau nằm sâu vài km bên dưới lớp băng ở Greenland và Nam Cực. Nhưng quá trình hình thành một hồ nước ngầm trên sao Hỏa có thể sẽ rất khác với hồ nước trên Trái đất, Martin Siegert, nhà địa vật lý tại Trường Imperial College London (Anh), nhận định. “Kết quả nghiên cứu sẽ mở ra một lĩnh vực khoa học rất thú vị về sao Hỏa”, Siegert nói.
Nước được cho là đã chảy trên bề mặt của sao Hỏa hàng tỷ năm trước - khi khí quyển của hành tinh này đậm đặc và ấm hơn - tạo ra các rãnh và kênh có thể nhìn thấy được. Nhưng hiện nay, áp suất khí quyển của sao Hỏa quá thấp khiến bất kỳ lượng nước nào xuất hiện trên bề mặt đều bị đun sôi và bốc hơi. Vì vậy, nước chỉ tồn tại dưới dạng băng đá tại các chỏm băng vùng cực và tại các lớp băng dưới mặt đất.
Hồ nước ngầm được phát hiện từ dữ liệu của tàu vũ trụ Mars Express. Nguồn: NASA
Quá trình phát hiện nước lỏng
Một số lớp băng trên sao Hỏa đã được bản đồ hóa bằng radar MARSIS trên tàu vũ trụ Mars Express của Cơ quan Vũ trụ châu Âu(ESA). Mars Express được phóng vào không gian năm 2003 và hiện nay đang bay trên quỹ đạo quanh hành tinh đỏ. MARSIS phát ra các xung sóng vô tuyến hướng xuống mặt đất và ghi lại sóng phản xạ. Một số sóng bị phản xạ khỏi bề mặt, nhưng một số khác thâm nhập tới 3 km và có thể bị phản xạ bởi sự chuyển tiếp đột ngột của các lớp vật chất dưới mặt đất, chẳng hạn như khi đi từ băng sang đá.
Vài năm sau khi tàu vũ trụ Mars Express đi vào hoạt động, các nhà khoa học điều khiển MARSIS bắt đầu nhận thấy những tín hiệu sóng radar phản xạ sáng chói dưới chỏm băng vùng cực Nam. Điều này cho thấy không những có đá nằm bên dưới lớp băng mà còn có cả nước ở dạng lỏng. Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu nghi ngờ tín hiệu phản xạ là thật, bởi vì nó chỉ xuất hiện ở một số lần tàu vũ trụ Mars Express bay ngang qua chứ không phải tất cả.
Sau đó, nhóm nghiên cứu nhận ra rằng máy tính trên tàu vũ trụ Mars Express tính toán mức trung bình của các pixel ảnh để làm giảm kích thước của luồng dữ liệu lớn. Do đó, nó làm mờ đi những dị thường sáng. “Chúng tôi đã không nhận thấy điều này ngay trước mắt chúng tôi”, Roberto Orosei, tác giả chính của nghiên cứu tại Viện Vật lý Thiên văn Italy ở Bologna, cho biết.
Để khắc phục vấn đề trên, nhóm nghiên cứu sử dụng một chip bộ nhớ gắn trên tàu vũ trụ Mars Express để lưu trữ dữ liệu thô trong thời gian ngắn bay qua vùng cực nam sao Hỏa. Từ năm 2012 đến năm 2015, tàu vũ trụ xác nhận sự tồn tại của các phản xạ sáng chói trong 29 lần bay ngang qua vùng cực nam. Địa điểm phản xạ sáng nhất nằm ở 193 độ kinh đông, 81 độ vĩ nam. Orosei và các đồng nghiệp kết luận, đây là nơi chứa một hồ nước rộng 20 km nằm sâu bên dưới lớp băng khoảng 1,5 km.
Chỉ riêng độ sáng của sóng radar phản xạ là không đủ để chứng minh sự tồn tại của nước lỏng. Các nhà khoa học còn căn cứ vào hằng số điện môi của vật liệu phản xạ, hay khả năng lưu trữ năng lượng trong một điện trường. Nước có hằng số điện môi cao hơn đá và băng. Việc tính toán hằng số điện môi đòi hỏi phải biết công suất tín hiệu phản xạ tại địa điểm nghi có nước lỏng – điều mà các nhà nghiên cứu chỉ có thể ước tính. Kết quả cho thấy, hằng số điện môi của lớp vật chất bên dưới chỏm băng ở cực nam cao hơn bất kỳ nơi nào khác trên sao Hỏa, có thể so sánh được với các hồ nước dưới mặt băng trên Trái đất. Mặc dù nhóm nghiên cứu không thể đo độ dày của lớp nước, Orosei nói rằng nó không chỉ là một lớp nước mỏng.
Không phải tất cả mọi người trong nhóm nghiên cứu MARSIS đều bị thuyết phục. “Tôi có thể nói rằng lời giải thích là xác đáng, nhưng nó chưa hoàn toàn là một khẳng định chắc chắn”, Jeffrey Plaut, nhà nghiên cứu tại Phòng Thí nghiệmSức đẩyPhản lực(JPL)củaCơ quan Hàng không Vũ trụ Mỹ (NASA), cho biết.
Xét cho cùng, không dễ để giải thích sự hiện diện của nước ở cực nam sao Hỏa. Tại các vùng cực của Trái đất, áp lực của khối băng đè phía trên làm giảm nhiệt độ nóng chảy của phần băng bên dưới, đồng thời sức nóng địa nhiệt làm tan chảy băng để tạo ra các hồ nước ngầm. Nhưng có rất ít nhiệt bắt nguồn từ quá trình địa chất “đã chết” bên trong sao Hỏa, và với lực hấp dẫn yếu của hành tinh, trọng lượng của 1,5 km băng không làm giảm điểm nhiệt độ nóng chảy của băng xuống quá nhiều. Orosei nghi ngờ rằng các loại muối, đặc biệt làmuối perchlorate được tìm thấy trong đất sao Hỏa, có thể làm giảm điểm nóng chảy của băng. “Chúng là những nghi phạm chính”, Orosei nói.
Môi trường hồ nước khắc nghiệt với sự sống
Nồng độ cao của muối và nhiệt độ âm hàng chục độ C là môi trường quá khắc nhiệt cho bất kỳ vi khuẩn nào cố gắng sống ở đó. “Nếu sự sống trên sao Hỏa giống như sự sống trên Trái đất thì đây là điều kiện quá lạnh và quá mặn», Stillman nói. “Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu sẽ muốn tìm kiếm những hồ nước khác bên dưới lớp băng và tìm hiểu xem chúng có kết nối với nhau và dẫn đến một mực nước ngầm sâu hơn hay không.”
Các hồ nước thậm chí có thể xuất hiện ở vùng vĩ độ thấp hơn, ấm hơn - một vị trí phù hợp hơn cho vi khuẩn sao Hỏa sinh sống, Valèrie Ciarletti, nhà nghiên cứu tại Đại học Paris-Saclay, người đang phát triển một thiết bị radar trên tàu thăm dò ExoMarscủa Cơ quan Hàng không Châu Âu (ESA), cho biết. “Phát hiện lớn hơn sẽ là tìm thấy nước lỏng ngầm ở bên ngoài chỏm băng cực nam trên sao Hỏa”, Ciarletti nói.