Đến giờ, có rất nhiều bằng chứng cho thấy sao Hỏa từng có quá khứ nhiều nước và nhiều dữ liệu hơn là đến mọi lúc. Nhưng bằng chứng đó không nhất thiết cho chúng ta một bức tranh toàn cảnh về quá khứ của sao Hỏa. Là hành tinh đỏ bao phủ trong đại dương đầy nướchoặc hầu hết là nước bị mắc kẹt như băngvới sự tan chảy thất thường theo mùa?

Tuần này, hai nhà nghiên cứu tại Caltech – Ellen Leask và Bethany Ehlmann – đã giúp cung cấp bức tranh rõ ràng hơn về quá khứ của Sao Hỏa bằng cách tìm ra hành vi có thể xảy ra của nước lỏng cuối cùng trên Sao Hỏa và xác định thời điểm nó ngừng chảy. Bí mật của họ là lần theo vết tích tụ muối trên bề mặt sao Hỏa.

Theo muối

Có rất nhiều loại muối khác nhau mà chúng tôi đã phát hiện trên bề mặt sao Hỏa, nhưng loại muối quan tâm ở đây là clorua (có thể bao gồm natri clorua của muối ăn). Chúng đặc biệt có nhiều thông tin vì chúng là muối dễ hòa tan nhất trong nước. Vì vậy, nếu có nước xung quanh, các muối clorua này sẽ bị hòa tan trong đó. Sau đó, bất kỳ trầm tích nào của các loại muối này hiện có trên bề mặt sao Hỏa, đều được đưa vào đó khi nước cuối cùng trong khu vực đó của hành tinh bị cạn kiệt.

May mắn thay, việc phát hiện clorua từ quỹ đạo không phải là khó khăn lắm. Chúng có một dấu hiệu quang phổ riêng biệt mà chỉ có một số chất hóa học khác (bao gồm cả kim cương) chia sẻ mà không có khả năng được tìm thấy với một lượng đáng kể trên bề mặt sao Hỏa. Vì vậy, được trang bị dữ liệu từ Tàu quỹ đạo do thám sao Hỏa, các nhà nghiên cứu đã lập bản đồ về sự hiện diện của các mỏ clorua trên toàn bộ bề mặt sao Hỏa.

Việc phân tích các trầm tích này đã cung cấp cho các nhà nghiên cứu một số điểm dữ liệu về nguồn nước đặt chúng ở đó.

Đối với những người mới bắt đầu, bạn có thể mong đợi rằng nước lỏng cuối cùng của hành tinh sẽ tụ lại ở đáy các bồn khi chúng dần khô đi. Nhưng đó không phải là mô hình được thấy ở đây. Thay vào đó, nhiều vùng nằm trong các kênh tương đối hẹp và độ cao của trầm tích thường cao hơn so với các lưu vực gần đó. Đối với Leask và Ehlmann, điều này cho thấy rằng nước đã chảy thành các kênh nhưng đã cạn kiệt trước khi đến các lưu vực mà chúng lấp đầy. Ý tưởng này được ủng hộ bởi thực tế là các kênh đầu ra từ các lưu vực này không có cặn muối.

Một yếu tố khác mà các nhà nghiên cứu xác định là những mỏ này tương đối mỏng. Mặc dù rất khó để có được độ sâu chính xác từ quỹ đạo, nhưng trong một số trường hợp, nhóm nghiên cứu có thể ước tính vị trí các hố va chạm làm gián đoạn quá trình lắng đọng clorua. Những phát hiện này liên tục chỉ ra rằng các mỏ muối nông – sâu dưới ba mét. Mặc dù điều đó vẫn đại diện cho rất nhiều chu kỳ nước chảy vào và khô đi, nhưng rõ ràng sao Hỏa không cần lượng nước cư trú lâu dài để tạo ra các mỏ muối dày trên Trái đất.

Khi 2 tỷ là “gần đây”

Cuối cùng, các nhà nghiên cứu đã xem xét tuổi của các mỏ muối. Thông thường, điều này được thực hiện bằng cách kiểm tra số lượng miệng núi lửa trong khoản tiền gửi và giả định rằng các miệng núi lửa đã được tạo ra với tốc độ đều đặn trong vài tỷ năm qua. Nhưng hầu hết các chất lắng đọng muối xảy ra trong các kênh hẹp, vì vậy không có nhiều bề mặt lớn để hình thành số lượng miệng núi lửa hữu ích.

Thay vào đó, các nhà nghiên cứu chủ yếu tập trung vào niên đại của các mỏ đá bên dưới, cung cấp tuổi tối đa cho muối lắng đọng trên chúng. Trong một trường hợp, nhóm nghiên cứu đã tìm thấy một mỏ muối nằm trên đỉnh của một tảng đá 3,3 tỷ năm tuổi, đã bị thay đổi bởi một sự kiện có niên đại hai tỷ năm trước. Trong một trường hợp khác, trầm tích muối nằm trên trầm tích núi lửa có niên đại 2,3 tỷ năm trước.

Con số này gần đây hơn nhiều so với nhiều ước tính trước đây về thời điểm sao Hỏa quá lạnh và mất quá nhiều bầu khí quyển để có nước ở dạng lỏng.

Điều đó nói lên rằng, Leask và Ehlmann không nghĩ rằng những chất lắng đọng này đại diện cho sự hiện diện lâu dài của nước. Thay vào đó, họ cho rằng nước xuất hiện trong các kênh này do sự tan chảy theo mùa của các trầm tích băng tại địa phương và thậm chí có thể đã không đi vào các lưu vực gần đó với một lượng đáng kể. Họ cũng lưu ý rằng khu vực mà hầu hết các mỏ muối nằm trùng lặp với nơi các mô hình khí hậu dự đoán chúng ta sẽ thấy lượng mưa nhiều nhất khi sao Hỏa có chu kỳ nước, vì vậy có lý do chính đáng để nghĩ rằng nên có các mỏ băng lớn trong khu vực.

Không có phân tích nào sẽ trình bày toàn bộ lịch sử về quá khứ nhiều nước của sao Hỏa. Nhưng những phát hiện riêng lẻ có thể cho chúng ta cái nhìn về các thời đại khác nhau, cung cấp các mảnh ghép mà cuối cùng chúng ta có thể ghép lại với nhau để tạo thành một bức tranh lớn hơn.

AGU Advances2022. DOI: 10.1029 / 2021AV000534 (Về DOIs).