Sao Hỏa từng có bầu khí quyển hỗ trợ sự sống

Xe tự hành Curiosity hoạt động trên sao Hỏa.

Loại khoáng chất có tên siderit được tìm thấy nhiều trong mẫu đá do xe tự hành của NASA khoan trên bề mặt sao Hỏa đang cung cấp bằng chứng mới về quá khứ ấm áp và ẩm ướt hơn của hành tinh này khi nó vẫn được biết đến có các khối nước lớn và có khả năng chứa đựng sự sống.

Xe tự hành Curiosity, hạ cánh xuống sao Hỏa vào năm 2012 để khám phá xem liệu hành tinh láng giềng của Trái đất đã bao giờ có các vi khuẩn có thể hỗ trợ sự sống hay không, đã tìm thấy loại khoáng chất này trong các mẫu đá được khoan tại ba địa điểm vào năm 2022 và 2023 bên trong miệng núi lửa Gale, một lưu vực va chạm lớn có một ngọn núi ở giữa.

Siderit là một loại khoáng chất sắt cacbonat. Sự hiện diện của nó trong các loại đá trầm tích hình thành cách đây hàng tỷ năm cung cấp bằng chứng cho thấy sao Hỏa từng có bầu khí quyển dày đặc giàu carbon dioxide, một loại khí có thể làm ấm hành tinh thông qua hiệu ứng nhà kính đến mức có thể duy trì các khối nước lỏng trên bề mặt.

Có những đặc điểm trên địa hình sao Hỏa mà nhiều nhà khoa học đã giải thích là dấu hiệu cho thấy nước lỏng từng chảy qua bề mặt của nó, với các đại dương, hồ và sông tiềm năng được coi là môi trường sống có thể có cho sự sống của vi khuẩn trong quá khứ.

Carbon dioxide là khí nhà kính điều hòa khí hậu chính trên Trái đất, cũng như trên sao Hỏa và sao Kim. Sự hiện diện của nó trong khí quyển giữ nhiệt từ mặt trời, làm ấm khí hậu. Cho đến nay, bằng chứng cho thấy sao Hỏa từng có bầu khí quyển giàu carbon dioxide vẫn còn rất ít. Giả thuyết cho rằng khi bầu khí quyển chuyển từ dày và giàu carbon dioxide sang mỏng và thiếu loại khí này, carbon thông qua các quá trình địa hóa đã bị chôn vùi trong đá ở lớp vỏ của sao Hỏa dưới dạng khoáng chất cacbonat.

Các mẫu do xe tự hành Curiosity thu được củng cố cho quan điểm này khi chứa tới 10,5% siderit theo trọng lượng. "Một trong những bí ẩn lâu đời trong nghiên cứu về quá trình tiến hóa và khả năng sinh sống của hành tinh sao Hỏa là: Nếu cần một lượng lớn carbon dioxide để làm ấm hành tinh và ổn định nước lỏng, tại sao lại có quá ít phát hiện về khoáng chất cacbonat trên bề mặt sao Hỏa?", nhà địa hóa học Benjamin Tutolo của Đại học Calgary, một nhà khoa học tham gia nhóm xe tự hành Curiosity của Phòng thí nghiệm khoa học sao Hỏa của NASA và là tác giả chính của nghiên cứu được công bố trên Tạp chí Science vào ngày 17/4 cho biết.

"Các mô hình dự đoán rằng khoáng chất cacbonat sẽ phổ biến. Nhưng cho đến nay, các cuộc điều tra dựa trên xe tự hành và các cuộc khảo sát quỹ đạo dựa trên vệ tinh trên bề mặt sao Hỏa đã tìm thấy rất ít bằng chứng về sự hiện diện của chúng", ông Tutolo nói thêm.

Vì đá tương tự như đá mà xe tự hành lấy mẫu trên sao Hỏa đã được xác định có mặt trên toàn cầu, các nhà nghiên cứu nghi ngờ rằng nó cũng chứa rất nhiều khoáng chất cacbonat và có thể chứa một phần đáng kể carbon dioxide từng làm ấm sao Hỏa.

Đá trầm tích hố Gale - đá sa thạch và đá bùn - được cho là đã lắng đọng khoảng 3,5 tỷ năm trước, khi đây là địa điểm của một hồ nước và trước khi khí hậu sao Hỏa trải qua một sự thay đổi mạnh mẽ.

"Sự thay đổi của bề mặt sao Hỏa từ nơi có thể sinh sống được trong quá khứ thành nơi dường như vô trùng ngày nay là thảm họa môi trường lớn nhất được biết đến", nhà khoa học hành tinh và đồng tác giả nghiên cứu Edwin Kite của Đại học Chicago và Viện Astera cho biết.

"Chúng tôi không biết nguyên nhân của sự thay đổi này, nhưng hiện sao Hỏa có bầu khí quyển carbon dioxide rất mỏng và có bằng chứng cho thấy đã từng tồn tại bầu khí quyển dày hơn trong quá khứ. Điều này đặt ra yêu cầu cao đối với việc tìm hiểu carbon đã đi đâu, vì vậy việc phát hiện ra một mỏ vật liệu giàu carbon lớn không ngờ tới là một manh mối mới quan trọng", ông Kite nói thêm.

Những phát hiện của xe tự hành cung cấp cái nhìn sâu sắc về chu trình carbon trên sao Hỏa cổ đại. Trên Trái đất, núi lửa phun carbon dioxide vào khí quyển và khí này được hấp thụ bởi nước mặt - chủ yếu là đại dương - và kết hợp với các nguyên tố như canxi để tạo thành đá vôi. Thông qua quá trình địa chất gọi là kiến tạo mảng, loại đá này được làm nóng lại và cuối cùng carbon được giải phóng trở lại khí quyển thông qua hoạt động núi lửa. Tuy nhiên, sao Hỏa không có kiến tạo mảng.

"Đặc điểm quan trọng của chu trình carbon cổ đại trên sao Hỏa mà chúng tôi phác thảo trong nghiên cứu này là sự mất cân bằng. Nói cách khác, có vẻ như lượng carbon dioxide được cô lập trong đá nhiều hơn đáng kể so với lượng được giải phóng trở lại khí quyển sau đó. Các mô hình về quá trình tiến hóa khí hậu trên sao Hỏa hiện có thể kết hợp các phân tích mới của chúng tôi và ngược lại, giúp tinh chỉnh vai trò của chu trình carbon mất cân bằng này trong việc duy trì và cuối cùng là mất đi khả năng sinh sống trong suốt lịch sử hành tinh của sao Hỏa", ông Tutolo cho biết.

Mai Phương