Nghiên cứu chỉ ra rằng nó là cổ xưa Sao Hoả Nó có lượng nước ngầm được nạp lại ở mức tối thiểu và khác biệt đáng kể so với động lực nước trên Trái đất, ảnh hưởng đến sự hiểu biết của chúng ta về khí hậu và hỗ trợ các sứ mệnh sao Hỏa trong tương lai.

Sao Hỏa từng là một thế giới ẩm ướt. Hồ sơ địa chất của Hành tinh Đỏ cho thấy bằng chứng về nước chảy trên bề mặt – từ đồng bằng sông đến các thung lũng do lũ lụt lớn tạo thành.

Nhưng một nghiên cứu mới cho thấy rằng dù có bao nhiêu mưa rơi trên sao Hỏa cổ đại thì rất ít mưa thấm vào tầng ngậm nước ở vùng cao nguyên phía nam hành tinh.

Một sinh viên tốt nghiệp tại Đại học Texas ở Austin đã thực hiện khám phá này bằng cách lập mô hình động lực nạp lại nước ngầm của tầng ngậm nước bằng nhiều phương pháp – từ mô hình máy tính đến các phép tính đơn giản.

Sao Hỏa với màu sắc thực sự, được chụp bởi Sứ mệnh Sao Hỏa của Emirates vào tháng 8 năm 2021. Ảnh: Kevin M. Gill

Tái tạo nước ngầm trên sao Hỏa

Bất kể mức độ phức tạp như thế nào, các kết quả đều đưa ra cùng một câu trả lời – trung bình lượng nước ngầm được nạp lại trung bình 0,03 mm mỗi năm. Điều này có nghĩa là bất cứ nơi nào mưa rơi trong mô hình, chỉ có trung bình 0,03 mm mỗi năm đi vào tầng ngậm nước và tiếp tục tạo ra các địa hình còn lại trên hành tinh ngày nay.

Để so sánh, tốc độ bổ sung nước ngầm hàng năm cho các tầng chứa nước Trinity và Edwards Trinity cung cấp nước cho San Antonio thường dao động từ 2,5 đến 50 mm mỗi năm, hoặc gấp khoảng 80 đến 1.600 lần tốc độ nạp lại tầng chứa nước của sao Hỏa được các nhà nghiên cứu tính toán.

Tác giả chính Eric Hiatt, một nghiên cứu sinh tiến sĩ tại Trường Khoa học Địa chất Jackson, cho biết có nhiều lý do có thể dẫn đến tốc độ dòng nước ngầm thấp như vậy. Khi trời mưa, nước có thể đã cuốn trôi hầu hết cảnh quan sao Hỏa dưới dạng dòng chảy. Hoặc có thể trời không mưa nhiều chút nào.

Ý nghĩa đối với khí hậu và việc khám phá sao Hỏa

Những kết quả này có thể giúp các nhà khoa học hạn chế các điều kiện khí hậu có khả năng tạo ra mưa trên sao Hỏa thời kỳ đầu. Chúng cũng chỉ ra một hệ thống nước hoàn toàn khác trên Hành tinh Đỏ so với hệ thống nước tồn tại trên Trái đất ngày nay.

Hiatt nói: “Thực tế là nước ngầm không phải là vấn đề lớn có thể có nghĩa là những thứ khác cũng vậy. “Điều này có thể phóng đại tầm quan trọng của dòng chảy, hoặc có thể có nghĩa là trời không mưa nhiều trên sao Hỏa. Nhưng về cơ bản nó khác với cách chúng ta nghĩ về nó.” [water] Trên mặt đất.”

Kết quả được công bố trên tạp chí Icarus. Đồng tác giả của bài viết này là Muhammad Afzal Shadab, nghiên cứu sinh tiến sĩ tại Trường Jackson, và các giảng viên Sean Gulick, Timothy Goode và Mark Hess.

Tác giả chính Eric Hiatt, nghiên cứu sinh tiến sĩ tại Trường Khoa học Địa chất UT Austin Jackson, với quả địa cầu sao Hỏa. Nhà cung cấp hình ảnh: Đại học Texas tại Trường Khoa học Địa chất Austin/Jackson

Các mô hình được sử dụng trong nghiên cứu này hoạt động bằng cách mô phỏng dòng nước ngầm trong môi trường “trạng thái ổn định”, nơi dòng nước chảy vào tầng ngậm nước và dòng chảy ra được cân bằng. Tiếp theo, các nhà khoa học thay đổi các yếu tố ảnh hưởng đến dòng chảy – ví dụ, nơi lượng mưa giảm hoặc độ xốp trung bình của đá – và quan sát những biến số khác sẽ phải thay đổi để duy trì trạng thái ổn định và mức độ hợp lý của các điện tích đó.

Trong khi các nhà nghiên cứu khác đã mô phỏng dòng nước ngầm trên Sao Hỏa bằng các kỹ thuật tương tự, thì mô hình này là mô hình đầu tiên kết hợp ảnh hưởng của các đại dương tồn tại trên Sao Hỏa hơn ba tỷ năm trước ở lưu vực Hellas, Argyri và Borealis.

Nghiên cứu cũng bao gồm dữ liệu địa hình gần đây được thu thập bởi vệ tinh. Hiatt cho biết cảnh quan hiện đại vẫn giữ được một trong những đặc điểm địa hình lâu đời nhất và có ảnh hưởng nhất trên hành tinh – sự khác biệt lớn về độ cao giữa bán cầu bắc – vùng đất thấp – và bán cầu nam – vùng cao – được gọi là Great Divide. Sự phân chia này giữ lại các dấu hiệu nước dưới đáy dâng lên trên bề mặt trong quá khứ, khi nước ngầm dâng lên từ tầng ngậm nước lên bề mặt. Các nhà nghiên cứu đã sử dụng các dấu hiệu địa chất của các sự kiện nước dâng trong quá khứ để đánh giá kết quả đầu ra của nhiều mô hình khác nhau.

Thông qua nhiều mô hình khác nhau, các nhà nghiên cứu đã tìm thấy tốc độ nạp lại nước ngầm trung bình là 0,03 mm mỗi năm, rất khớp với những gì được biết từ hồ sơ địa chất.

Việc tìm kiếm không chỉ giới hạn ở việc tìm hiểu quá khứ của Hành tinh Đỏ. Nó cũng có ý nghĩa đối với việc khám phá sao Hỏa trong tương lai. Hiểu được dòng nước ngầm có thể giúp xác định nơi tìm thấy nước ngày nay, Hiatt nói. Cho dù bạn đang tìm kiếm dấu hiệu của sự sống cổ xưa, cố gắng hỗ trợ các nhà thám hiểm của con người hay chế tạo nhiên liệu tên lửa để quay trở lại Trái đất, điều cần thiết là phải biết nước có nhiều khả năng ở đâu nhất.

Tham khảo: “Nạp nước có giới hạn của tầng chứa nước ở Cao nguyên phía Nam trên sao Hỏa sơ khai” của Eric Hiatt, Muhammad Afzal Shadab, Sean P. S. Gulick, Timothy A. Jude và Mark A. Hesse, ngày 9 tháng 9 năm 2023, Icarus.
doi: 10.1016/j.icarus.2023.115774

Nghiên cứu được tài trợ bởi NASAvà Viện Vật lý Địa cầu của Đại học Texas và Trung tâm Môi trường sống Hành tinh UT.