[비즈한국] Chúng ta đã tìm thấy nước trên sao Hỏa! Nhưng thực ra... ở thời điểm hiện tại, việc xác nhận sự tồn tại của nước trên các thiên thể khác ngoài Trái Đất trong hệ Mặt Trời dường như không còn là tin tức quá bất ngờ nữa. Nghe có vẻ như chúng ta chỉ đang xác nhận điều vốn dĩ phải có. Thế nhưng lần này, bạn thực sự có quyền kinh ngạc. Bởi vì đây không phải là phát hiện nước trên bề mặt sao Hỏa, mà là phát hiện khả năng tồn tại những đại dương sâu dưới lòng đất! Giống như mặt trăng băng giá Europa của sao Mộc, có khả năng tồn tại những bể chứa nước khổng lồ lấp đầy bên trong sao Hỏa!
Nó có thể thay đổi suy nghĩ của không ít nhà thiên văn học vốn đang hoài nghi về khả năng con người đặt chân lên sao Hỏa. Cùng với khả năng tồn tại của những đại dương ngầm khổng lồ đang được bàn tán gần đây, chúng ta hãy cùng nhìn lại câu chuyện của những nhà thiên văn học từng nỗ lực tìm kiếm dấu vết của nước trên sao Hỏa.
Khả năng tồn tại của nước là một chủ đề quan trọng không thể bỏ qua khi nhắc đến sao Hỏa. Thú vị là ngay từ những khoảnh khắc đầu tiên được các nhà thiên văn học nghiên cứu, sao Hỏa đã được coi là một thế giới chứa nước. Lấy cảm hứng từ cuốn sách mang tên 'Sao Hỏa' của nhà thiên văn học người Ý Schiaparelli, Percival Lowell - một nhà thiên văn học (và cũng là doanh nhân giàu có) người Mỹ thế kỷ 20 - đã tuyên bố tìm thấy dấu vết của các kênh đào thẳng tắp đan xen phức tạp trên bề mặt sao Hỏa. Ông khẳng định đó là dấu vết của những cấu trúc khổng lồ do người sao Hỏa xây dựng nhằm dẫn nước từ lớp băng trắng ở các cực về những vùng xích đạo khô hạn.
Những khẳng định có phần phóng đại của Lowell đã gây ảnh hưởng sâu sắc không chỉ đến giới khoa học mà còn cả văn hóa đại chúng. Một cách tự nhiên, những kỳ vọng mơ hồ về việc sinh vật sống dưới bất kỳ hình thức nào đang cư ngụ trên sao Hỏa bắt đầu hình thành. Có thời điểm, bản thân cụm từ 'người sao Hỏa' được sử dụng như một từ đại diện cho toàn bộ khái niệm 'người ngoài hành tinh'.
Tuy nhiên, sau khi các tàu thăm dò và vệ tinh bắt đầu hành trình bay lướt qua (fly-by) sao Hỏa, sự thật đáng buồn là câu chuyện của Lowell chỉ là lời nói khoác. Trên bề mặt sao Hỏa mà các robot thăm dò nhìn thấy trực tiếp, chẳng những không có dấu vết của các công trình kiến trúc hay rừng cây xanh tươi, mà ngay cả một giọt nước cũng không có. Sao Hỏa là một hành tinh sa mạc đỏ rực, lạnh lẽo và hoang vu. Khi thực tại thảm khốc của sao Hỏa được phơi bày, quê hương của những người ngoài hành tinh trong các tác phẩm khoa học viễn tưởng cũng lặng lẽ được chuyển từ sao Hỏa sang những ngôi sao xa xôi ngoài hệ Mặt Trời.
Nhưng Lowell không hoàn toàn sai. Dù không có công ty cấp thoát nước sao Hỏa của người ngoài hành tinh, nhưng kỳ vọng về việc sao Hỏa có nước không phải là sai hoàn toàn. Cơ hội để nỗi oan của Lowell được giải tỏa dần dần bắt đầu từ năm 1972, khi tàu Mariner 9 phát hiện những dấu vết địa chất thú vị trên bề mặt sao Hỏa.
Họ đã phát hiện ra dấu vết của những lòng sông khô cạn, trông như bị xói mòn bởi nước chảy khắp nơi, bao gồm cả thung lũng Mariner dài tới 4000km. Tàu thăm dò Viking rời Trái Đất năm 1975 và hạ cánh thành công xuống bề mặt sao Hỏa đã sử dụng cánh tay robot để xúc đất và phân tích các mẫu đất bằng thiết bị sắc ký khí khối phổ được trang bị trên tàu. Nước được tìm thấy trong mọi mẫu thử. Tuy nhiên, do một vài vấn đề trong cách xử lý mẫu nên rất khó để biết chính xác hàm lượng nước. Dù sao, nó cũng cho thấy dấu hiệu rằng ít nhất 1% nước tồn tại trong đất và đá của sao Hỏa.
Đặc biệt, các vùng cực của sao Hỏa cũng có khả năng cao là chứa nhiều băng nước, duy trì môi trường lạnh giá giống như Nam Cực và Bắc Cực của Trái Đất. Năm 2008, tàu đổ bộ Phoenix đã trực tiếp hạ cánh xuống Bắc Cực của sao Hỏa và xác nhận sự tồn tại của một lượng lớn băng nước. Tàu Phoenix đã để lại dấu vết khi dùng thiết bị đào gắn ở đầu cánh tay robot khẽ cào trên bề mặt sao Hỏa. Có một dấu vết rất nổi tiếng trong số đó. NASA đã đặt tên cho hai rãnh đào hình chữ nhật nhỏ là rãnh Dodo và rãnh Goldilocks. Khi Phoenix chụp ảnh các rãnh này và phân tích, ban đầu có những vật chất trắng sáng nằm trong rãnh, nhưng chúng dần biến mất sau 4 ngày. Điều này dường như cho thấy băng nước đã thăng hoa và tan biến.
Ngay khoảnh khắc tàu Phoenix hạ cánh xuống bề mặt sao Hỏa, một bức ảnh selfie chụp được đã gây tranh cãi trong giới thiên văn học. Trên bề mặt chân robot bằng kim loại của tàu xuất hiện nhiều hạt nhỏ như mụn nhọt. Một số nhà thiên văn học cho rằng, trong quá trình hạ cánh, tàu đã phun ra loại khí có chứa muối, khiến hơi nước trong bầu khí quyển sao Hỏa ngưng tụ và bám vào bề mặt chân robot trong đêm lạnh giá, tạo thành những giọt nước giống như sương giá.
Năm 2012, xe tự hành Curiosity của NASA cuối cùng đã tìm thấy bằng chứng không thể chối cãi cho thấy sao Hỏa từng có nước trong quá khứ. Đó là việc xác nhận sự tồn tại của những viên sỏi và cát được mài mòn nhẵn thín và tròn trịa trên bề mặt sao Hỏa. Chúng tương tự như những viên đá cuội mà chúng ta thấy ở các lòng suối. Dù hiện tại nước đã cạn kiệt, nhưng đây là bằng chứng địa chất cho thấy nước chắc chắn đã từng tồn tại và mài mòn các viên đá khi chúng lăn theo dòng chảy.
So với đại dương bao la của Trái Đất, sao Hỏa hiện nay là một sa mạc lạnh lẽo thiếu nước trầm trọng, nhưng khả năng cao là ít nhất từ hàng trăm triệu năm trước, sao Hỏa cũng từng là một thế giới của nước, thậm chí là cái nôi của sự sống.
Nếu nước vẫn còn tồn tại rải rác ở khắp mọi nơi trên sao Hỏa như vậy, liệu chúng ta có thể mơ về một tương lai con người định cư ở đó không? Đó là một vấn đề hoàn toàn khác. Lý do lớn nhất khiến nhiều nhà thiên văn học hoài nghi về việc con người tiến vào sao Hỏa là vì từ trường của sao Hỏa đã biến mất từ lâu. Sao Hỏa cách Mặt Trời xa gấp 1,5 lần Trái Đất, nhưng gió Mặt Trời thổi tới từ Mặt Trời vẫn rất nguy hiểm. Đáng tiếc là vì kích thước nhỏ bé, sao Hỏa đã không thể duy trì từ trường của chính mình trong thời gian dài. Từ trường đóng vai trò như kem chống nắng, bảo vệ bề mặt hành tinh khỏi gió Mặt Trời. 'Kem chống nắng' của sao Hỏa đã sớm khô cạn, và bầu khí quyển cũng như đại dương ẩn giấu bên dưới cũng nhanh chóng bay hơi theo.
Việc thiếu từ trường khiến chúng ta khó có thể kỳ vọng tìm thấy dấu vết của sự sống trên bề mặt sao Hỏa. Tuy nhiên, có một phương án thay thế: lấy chính lớp vỏ dày của sao Hỏa làm hầm trú ẩn để ngăn chặn mối đe dọa từ gió Mặt Trời và tiến thẳng xuống dưới lòng đất. Một cách tự nhiên, sự chú ý của các nhà thiên văn học bắt đầu chuyển từ bề mặt sao Hỏa sang thế giới dưới lòng đất.
Tại sao sao Hỏa lại đánh mất từ trường? Nhìn vào dấu vết còn sót lại trên một số loại đá bề mặt, rõ ràng từ trường không phải biến mất ngay từ đầu. Đã có lúc sao Hỏa sở hữu từ trường. Nhưng tại một thời điểm nào đó, hành tinh này đã nhận 'án tử' về mặt địa chất và không thể duy trì từ trường mạnh mẽ thêm nữa. Để tìm câu trả lời, chúng ta phải nhìn vào bên trong lòng sao Hỏa. Tất nhiên, việc cắt đôi sao Hỏa như cắt một quả táo để nhìn vào bên trong là điều không thể. Thay vào đó, nếu khảo sát cách sóng địa chấn lan truyền trên sao Hỏa, chúng ta có thể nắm bắt được quy mô và sự phân bổ của các lớp có mật độ khác nhau bên trong. Điều này tương tự như việc vỗ tay vào quả dưa hấu để kiểm tra độ chín mà không cần phải cắt ra.
Để làm được điều này, các nhà thiên văn học đã thực hiện sứ mệnh Insight để khảo sát địa chấn nhằm phát hiện những trận động đất (Earthquake), hay chính xác là 'động đất sao Hỏa' (Marsquake). Tàu Insight hạ cánh xuống bề mặt sao Hỏa vào tháng 11 năm 2018 và trong suốt 4 năm cho đến khi ngừng hoạt động vào tháng 12 năm 2022 do bụi sao Hỏa tích tụ quá dày trên các tấm pin mặt trời, nó đã ghi nhận được 1300 lần rung chấn của mặt đất. Tất nhiên, vì sao Hỏa là một hành tinh đã chết về mặt địa chất nên mặt đất không rung chuyển theo kiểu va chạm giữa các mảng kiến tạo như trên Trái Đất. Thay vào đó, động đất sao Hỏa xảy ra khi các thiên thạch va chạm vào bề mặt hành tinh, khiến rung động lan tỏa khắp nơi.
Các nhà thiên văn học đã tạo ra nhiều mô hình khác nhau bằng cách thay đổi các biến số như mật độ mặt đất, quy mô cấu trúc bên trong. Trong đó cũng bao gồm biến số về các bể chứa nước dưới lòng đất. Họ đã kiểm tra xem mô hình nào có thể tái hiện dữ liệu rung chấn thực tế một cách chính xác nhất. Theo nghiên cứu lần này, mô hình giả định rằng có những bể chứa nước khổng lồ nằm ở độ sâu từ 10 đến 20km dưới bề mặt sao Hỏa đã giải thích dữ liệu rung chấn quan sát được một cách chính xác nhất với xác suất gần như 100%.
Thoạt nghe, đây có vẻ là một phát hiện tẻ nhạt. Vì chúng ta đâu có tìm thấy một Thái Bình Dương khổng lồ trên bề mặt như ở Trái Đất. Việc phát hiện khả năng tồn tại của những bể chứa nước ẩn sâu dưới lòng đất chứ không phải bề mặt thì có gì to tát? Không hề. Ngược lại, vì là dưới lòng đất nên nó lại càng đặc biệt.
Như đã nói ở trên, bề mặt sao Hỏa hoàn toàn bị phơi bày trước gió Mặt Trời nguy hiểm do không có từ trường. Ngay từ đầu, chúng ta không thể hy vọng các đại dương và hồ nước trên bề mặt sao Hỏa có thể bình an vô sự. Ngay cả khi hệ sinh thái vi sinh vật cấp thấp tồn tại trên bề mặt sao Hỏa cho đến hàng trăm triệu năm trước, thì dấu vết của chúng cũng có khả năng đã bị 'tiệt trùng' sạch sẽ khi phải hứng chịu những trận mưa gió Mặt Trời kéo dài suốt hàng trăm triệu năm. Nhưng nếu là dưới lòng đất thì câu chuyện lại khác. Chính lớp vỏ dày của sao Hỏa đóng vai trò như một lá chắn bảo vệ, ngăn chặn gió Mặt Trời, khiến chúng ta có thể kỳ vọng rằng nước, thậm chí là hệ sinh thái, vẫn còn tồn tại bên trong đó mà không bị gió Mặt Trời quấy nhiễu!
Tháng 10 năm nay, tàu thăm dò Europa Clipper sẽ rời Trái Đất để xác nhận kỹ hơn thành phần đại dương ngầm của mặt trăng băng giá Europa đang bay quanh sao Mộc. Đây sẽ là bước chân đầu tiên trong hành trình tìm kiếm dấu vết sự sống ngoài hành tinh có thể đang ẩn giấu trong lòng đại dương dưới lớp băng dày. Cho đến 50 năm trước, sao Hỏa được coi là ứng cử viên sáng giá nhất trong hệ Mặt Trời để tìm thấy dấu vết sự sống ngoài hành tinh. Thế nhưng sau nhiều lần thăm dò mà vẫn không có bằng chứng trực tiếp, các nhà thiên văn học dần hướng mắt về những nơi khác như Europa hay Titan. Tuy nhiên, với phát hiện gần đây, sao Hỏa đang thu hút sự chú ý trở lại. Liệu chúng ta sẽ tìm thấy dấu vết sự sống ngoài hành tinh ở đâu trước, sao Hỏa hay Europa? Liệu chúng ta có thực sự tìm được bằng chứng về sự sống ngoài hành tinh trong hệ Mặt Trời không?
Tham khảo
https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2409983121
Tác giả Ji Woong-bae là ai? Anh yêu mèo và vũ trụ. Từ nhỏ, sau khi xem 'Galaxy Express 999', anh đã nuôi mơ ước truyền bá vẻ đẹp của vũ trụ. Hiện anh đang nghiên cứu sự tiến hóa thông qua tương tác giữa các thiên hà tại Trung tâm Nghiên cứu Tiến hóa Thiên hà và Phòng thí nghiệm Vũ trụ học thuộc Đại học Yonsei, đồng thời thực hiện nhiều hoạt động truyền thông khoa học như thuyết trình và viết lách. Anh là tác giả của các cuốn sách như 'Đài thiên văn đang hẹn hò', 'Suy nghĩ về vũ trụ suốt cả ngày', 'Sao, khoa học của ánh sáng'.