Theo những kết quả mới từ tàu không gian MAVEN của NASA, trong tầng cao khí quyển của Sao Hoả có những nguyên tử kim loại mang điện (các ion). Các ion kim loại có thể tiết lộ những hoạt động trước đây chưa được biết tới trong tầng điện ly của hành tinh này.
Joseph Grebowsky thuộc Trung tâm Không gian Goddard của NASA ở Greenbelt, Maryland nói: "MAVEN đã có phát hiện trực tiếp đầu tiên về sự hiện diện thường trực của các ion kim loại trong tầng điện ly của một hành tinh khác Trái Đất. Vì các ion kim loại có thời gian tồn tại dài và được di chuyển xa khu vực của chúng bởi gió trung hoà và điện trường, chúng có thể được sử dụng để suy ra những chuyển động trong tầng điện ly, tương tự như cách chúng ta dựa vào một chiếc lá rơi để biết hướng gió thổi". Grebowsky là tác giả chính của một bài báo về nghiên cứu này đã đăng ngày 10 tháng 4 trên Geophysical Research Letters.
MAVEN (viết tắt của Mars Atmosphere and Volatile Evolution Mission) đang khám phá phần trên khí quyển của Sao Hỏa để tìm hiểu lí do tại sao hành tinh này lại mất đi phần lớn không khí của nó, biến đổi từ một thế giới có thể hỗ trợ sự sống từ hàng tỷ năm trước thành một hành tinh hoang tàn và lạnh giá như ngày nay. Theo nhóm nghiên cứu, hiểu biết về hoạt động của khí quyển có thể làm sáng tỏ cách mà bầu khí quyển Sao Hỏa thất thoát vào không gian.
Kim loại xuất phát từ một trận mưa liên tục của những thiên thạch nhỏ trên Hành tinh Đỏ. Khi một thiên thạch có vận tốc lớn va chạm với khí quyển Sao Hỏa, nó sẽ bay hơi. Các nguyên tử kim loại bị mất một số electron bởi các nguyên tử và phân tử mang điện khác trong tầng điện ly, biến các nguyên tử kim loại thành các ion mang điện.
MAVEN đã phát hiện các ion sắt, magiê và natri trong tầng trên khí quyển của Sao Hoả trong hai năm qua nhờ sử dụng khối phổ kế dành cho khí trung hoà và ion. Qua đó nhóm nghiên cứu tin rằng ion kim loại là đặc điểm cố định của khí quyển Sao Hoả. Grebowsky cho biết: "Chúng tôi phát hiện ra các ion kim loại có liên quan tới chuyến viếng thăm của sao chổi Siding Spring vào năm 2014, nhưng đó là một sự kiện độc nhất vô nhị và nó không giúp chúng tôi biết về sự hiện diện lâu dài của các ion".
Bụi liên hành tinh tạo ra những đợt mưa sao băng là phổ biến trong toàn bộ Hệ Mặt Trời của chúng ta, vì thế nhóm nghiên cứu cho rằng có thể tất cả các hành tinh và vệ tinh có khí quyển trong Hệ Mặt Trời đều có ion kim loại.
Những phép đo của các tên lửa âm thanh (hay tên lửa nghiên cứu), radar và vệ tinh đã phát hiện các lớp ion kim loại trong tầng cao khí quyển trên Trái Đất. Cũng có bằng chứng gián tiếp cho thấy các ion kim loại trên những hành tinh khác trong Hệ Mặt Trời. Khi các tàu không gian theo dõi những hành tinh này từ quỹ đạo, có lúc tín hiệu vô tuyến của chúng xuyên qua khí quyển của hành tinh trên đường tới Trái Đất, cũng có lúc các phần của tín hiệu bị chặn lại. Điều này đã được giải thích bởi có sự can thiệp từ các electron trong tầng điện ly, một số được cho là có liên quan với các ion kim loại. Tuy nhiên, việc phát hiện trực tiếp các ion kim loại trong một thời gian dài của MAVEN là bằng chứng kết luận đầu tiên cho thấy những ion này tồn tại lâu dài trên một hành tinh khác.
Nhóm nghiên cứu nhận thấy rằng các ion kim loại có hành vi khác nhau giữa trên Sao Hỏa và Trái Đất. Trái Đất được bao phủ bởi từ trường xuất phát từ lõi của nó, và từ trường này cùng với các cơn gió ở tầng điện ly đã đẩy các ion kim loại vào các lớp khác nhau. Tuy nhiên, Sao Hỏa chỉ có từ trường cục bộ ở một số vùng nhất định trên lớp vỏ của nó, và nhóm nghiên cứu chỉ nhìn thấy các lớp ion ở gần các khu vực này. Grebowsky cho biết: "Ở những nơi khác, sự phân bố ion kim loại hoàn toàn không giống với những gì quan sát được trên Trái Đất.
Nghiên cứu cũng có các ứng dụng đáng chú ý khác. Chẳng hạn, nó sẽ giúp làm sáng tỏ hơn việc ion kim loại liệu có ảnh hưởng tới sự hình thành và hành vi của các đám mây ở tầng cao hay không. Ngoài ra, hiểu biết chi tiết về các ion đến từ các thiên thạch trong môi trường hoàn toàn khác nhay của Trái Đất và Sao Hỏa sẽ rất hữu ích để dự đoán tốt hơn tác động của bụi liên sao đến khí quyển của những nơi khác còn chưa được nghiên cứu của Hệ Mặt Trời. Grebowsky cho biết: "Quan sát các ion kim loại trên một hành tinh khác cho chúng ta một điều gì đó để so sánh và đối chiếu với Trái Đất từ đó hiểu rõ hơn về tầng điện ly cũng như đặc tính hoá học của khí quyển."
Vũ Đắc Cường
Theo Science Daily
