Các phép đo thành phần khí quyển Sao Hỏa của tàu thăm dò Curiosity của NASA cung cấp bằng chứng về sự mất mát phần lớn khí quyển ban đầu của hành tinh này.
Thiết bị phân tích mẫu trên Sao Hỏa (SAM) của Curiosity với những công cụ thí nghiệm bên trong tàu thăm dò đã đo sự phong phú của các loại khí khác nhau và các đồng vị khác nhau trong một vài mẫu phân tích của khí quyển Sao Hỏa. Đồng vị là các biến thể của các nguyên tố hóa học với khối lượng nguyên tử khác nhau do có số neutron khác nhau, chẳng hạn như đồng vị carbon phổ biến nhất là carbon-12, và một đồng vị ổn định nặng hơn là carbon-13.
SAM kiểm tra tỷ lệ đồng vị nặng và nhẹ của cacbon và oxy trong khí carbon dioxide tạo nên phần lớn bầu khí quyển của hành tinh. Đồng vị nặng của carbon và oxy đều rất phong phú trong khí quyển mỏng của Sao Hỏa ngày nay so với tỷ lệ trong nguyên liệu thô hình thành Sao Hỏa, như tỉ lệ được rút ra từ Mặt Trời và các thành phần khác của Hệ Mặt Trời. Điều này không chỉ cung cấp bằng chứng hỗ trợ cho sự mất mát phần lớn khí quyển ban đầu của hành tinh, mà còn là một đầu mối để biết được sự mất mát xảy ra như thế nào.
"Khi khí quyển bị mất, dấu vết của quá trình này đã được ghi nhận trong các tỷ lệ đồng vị", Paul Mahaffy của Trung tâm hàng không không gian Goddard của NASA tại Greenbelt, Maryland cho biết.
Các yếu tố khác cũng cho thấy Sao Hỏa đã từng có một khí quyển dày hơn, chẳng hạn như bằng chứng về sự hiện diện bền bỉ của nước ở dạng lỏng trên bề mặt của hành tinh từ lâu, mặc dù khí quyển quá mỏng để nước lỏng tồn tại trên bề mặt hành tinh ngày nay. Sự phong phú của các đồng vị nặng hơn đo được tại các nơi khí carbon dioxide chiếm ưu thế đến một quá trình mất mát từ phía trên cùng của khí quyển - sự ưu tiên mất mát của các đồng vị nhẹ hơn - chứ không phải là một quá trình tầng khí quyển thấp tương tác với mặt đất.
Curiosity đo được cùng một mẫu trong các đồng vị của hydro, cũng như carbon và oxy, phù hợp với một sự mất mát của một phần đáng kể khí quyển ban đầu của Sao Hỏa. Sự phong phú đồng vị nặng hơn trong bầu khí quyển Sao Hỏa trước đó đã được đo trên hành tinh này và trong bọt khí bên trong thiên thạch từ nó. Các phép đo thiên thạch chỉ ra phần lớn sự mất mát khí quyển có thể đã xảy ra trong một tỷ năm đầu tiên của lịch sử 4,6 tỷ năm của hành tinh. Các phép đo Curiosity báo cáo tuần này cung cấp một phép đo chính xác hơn để so sánh với các nghiên cứu về thiên thạch và với các mô hình mất khí quyển.
Các phép đo của Curiosity không trực tiếp đo tốc độ thất thoát hiện tại của khí quyển, nhưng chương trình tiếp theo của NASA, tàu thăm dò khí quyển Sao Hỏa và tốc độ bay hơi (MAVEN), sẽ làm điều đó. "Tốc độ mất mát khí quyển hiện tại là những gì mà chương trình MAVEN - dự kiến sẽ khởi động vào tháng mười năm nay - được thiết kế để xác định," Mahaffy nói.
Các báo cáo mới mô tả các phân tích mẫu không khí Sao Hỏa với hai thiết bị khác nhau của SAM trong suốt 16 tuần đầu tiên của chương trình thăm dò trên Sao Hỏa, mà bây giờ là tuần thứ 50. Khối phổ ký của SAM và Quang phổ kế laser điều hướng độc lập đo được tỷ lệ hầu như giống hệt nhau của carbon-13 đến carbon-12. SAM cũng bao gồm một sắc ký khí và sử dụng tất cả ba công cụ để phân tích đất và đá, cũng như bầu khí quyển.
"Nhận được kết quả tương tự với hai kỹ thuật rất khác nhau làm tăng sự tự tin của chúng tôi rằng không có lỗi ở các phép đo", Chris Webster của Phòng thí nghiệm Sức đẩy phản lực của NASA ở Pasadena, California cho biết. "Độ chính xác trong các phép đo mới giúp nâng cao sự hiểu biết về lịch sử của bầu khí quyển Sao Hỏa."
Gia Linh (VACA)
Theo Astronomy
