Các nhà khoa học thuộc sứ mệnh MAVEN (Mars Atmosphere and Volatile Evolution) của NASA đã tìm ra một mảnh ghép quan trọng giúp giải đáp bí ẩn về một số dạng cực quang trên Sao Hỏa, khi phát hiện rằng chúng hình thành theo cách tương tự như cực quang trên Trái Đất.
Kết quả được công bố trên Nature Communications cho thấy cùng một cơ chế vận chuyển và gia tốc các hạt mang điện vào khí quyển Trái Đất cũng đang diễn ra trên Sao Hỏa, nhưng ở quy mô nhỏ hơn nhiều do sự khác biệt về từ trường của hai hành tinh.
Tàu không gian MAVEN, đang có quỹ đạo quanh Sao Hỏa, đã bị mất liên lạc với các trạm mặt đất trên Trái Đất vào ngày 6/12/2025. Đến ngày 3/6, NASA tuyên bố sứ mệnh đã kết thúc sau khi xác định rằng không thể khôi phục hoạt động của tàu. Tuy nhiên, dữ liệu thu được từ sứ mệnh vẫn đang tiếp tục được sử dụng để phục vụ các nghiên cứu khoa học của NASA cũng như các sứ mệnh trong tương lai tới Sao Hỏa.
Một chu trình quen thuộc trên một thế giới nhỏ hơn
Khi các đường sức từ của Mặt Trời tiến đến gần từ quyển của Trái Đất - bong bóng từ trường khổng lồ bảo vệ hành tinh của chúng ta - chúng có thể kết nối lại với nhau và truyền năng lượng cũng như vật chất khắp từ quyển và đuôi từ quyển của Trái Đất. Cuối cùng, quá trình này bắn các electron trở lại khí quyển, tạo nên cực quang trên Trái Đất. Quá trình này, được gọi là chu trình Dungey, tạo ra các dòng điện, gia tốc các hạt mang điện hình thành cực quang và chi phối sự lưu thông của plasma trong từ quyển và tầng điện ly của Trái Đất.
Nghiên cứu mới cho thấy một phiên bản thu nhỏ của chu trình Dungey cũng đang diễn ra phía trên các vùng từ trường vỏ mạnh của Sao Hỏa, giúp các nhà khoa học hiểu rõ hơn về cơ chế vật lý tạo nên cực quang trên hành tinh này.
"Chúng tôi đã biết rằng hiện tượng kết nối lại từ trường xảy ra trên Sao Hỏa, nhưng không ngờ rằng nó lại diễn ra theo cách tương tự chu trình Dungey," Shaosui Xu, tác giả chính của nghiên cứu và là nhà vật lý nghiên cứu tại Phòng thí nghiệm Khoa học Không gian thuộc Đại học California, Berkeley, cho biết.
Từ trường vỏ là chìa khóa
Sao Hỏa không có từ trường toàn cầu như Trái Đất. Từ trường của Trái Đất được tạo ra bởi lõi nóng chảy luôn chuyển động của hành tinh, trong khi Sao Hỏa chỉ có nhiều từ quyển nhỏ hình thành từ những vùng vỏ có từ tính rất mạnh nằm rải rác trên bề mặt. Những vùng này được hình thành cách đây khoảng 4 tỷ năm khi dung nham nguội đi dưới tác động của từ trường toàn cầu cổ đại của Sao Hỏa, vốn đã biến mất sau khi gió Mặt Trời mạnh liên tục tước dần khí quyển của hành tinh.
Sứ mệnh MAVEN đã quan sát thấy những cực quang có phạm vi rất cục bộ phía trên các vùng từ trường vỏ này, tương tự như cực quang ở hai cực của Trái Đất. Tuy nhiên, mãi đến nay các nhà khoa học mới có thể hiểu đầy đủ cơ chế vật lý hình thành của chúng. Nghiên cứu đã sử dụng nhiều thiết bị trên tàu không gian MAVEN để tái dựng bức tranh về hoạt động giống như chu trình Dungey, bao gồm thiết bị Magnetometer (từ kế) và Solar Wind Electron Analyzer (máy phân tích electron Mặt Trời) để xác định cấu hình từ trường và suy ra các dòng điện, cùng thiết bị STATIC để đo các dòng plasma trong tầng điện ly.
"Chúng tôi thực sự đã khai thác đến giới hạn khả năng của STATIC để thu được những dữ liệu cần thiết," Xu cho biết. "Đó là mảnh ghép cuối cùng giúp giải thích những cực quang cục bộ này."
Một góc nhìn rộng hơn về Sao Hỏa
Việc phát hiện ra rằng một chu trình tương tự Dungey đang diễn ra trong các vùng từ trường vỏ đã giải đáp câu hỏi về cách các electron được gia tốc để tạo ra cực quang. Phát hiện này cũng cho thấy một cơ chế tương tự chu trình Dungey có thể xảy ra ở cả quy mô lớn lẫn quy mô nhỏ, qua đó giúp hiểu rõ hơn về những nơi trong Hệ Mặt Trời mà quá trình này có thể đang diễn ra.
"Đây là một kết quả đáng chú ý, làm thay đổi cách chúng ta nhìn nhận về cực quang trên Sao Hỏa, đồng thời là một bước tiến quan trọng nữa trong việc tìm hiểu vì sao Sao Hỏa và Trái Đất lại tiến hóa khác nhau đến vậy mặc dù đều tuân theo cùng những quy luật vật lý cơ bản," Shannon Curry, điều tra viên chính của sứ mệnh MAVEN và là nhà khoa học tại Phòng thí nghiệm Vật lý Khí quyển và Không gian thuộc Đại học Colorado Boulder, cho biết. "Tôi vô cùng tự hào về những nỗ lực của nhóm nghiên cứu trong phát hiện này và rất hào hứng trước những hiểu biết mới mà chúng tôi sẽ tiếp tục khám phá về Hành tinh Đỏ và quá trình tiến hóa của nó."
Thông qua việc tìm hiểu sâu hơn về quá trình này, các nhà khoa học cũng đang hiểu rõ hơn cách môi trường không gian của Mặt Trời tương tác với Hành tinh Đỏ nói chung, điều có ý nghĩa quan trọng đối với các sứ mệnh robot cũng như các sứ mệnh có người lái trong tương lai.
"Tôi còn nhớ khi học cao học, tôi từng thảo luận với người hướng dẫn về cách chu trình của các vùng từ trường vỏ có thể diễn ra trên Sao Hỏa," Xu cho biết. "Thật đáng kinh ngạc khi được là một phần của nhóm đã tìm ra câu trả lời cho câu hỏi đó."
R.T
Theo Phys.org
