Phát hiện mới của sứ mệnh Thiên Vấn-1 cho kết quả này trái ngược sự tin tưởng trước đây rằng, trên sao Hỏa, nước chỉ có thể tồn tại ở trạng thái rắn hoặc khí, dựa trên cơ sở những phân tích các đặc điểm hình thái và thành phần khoáng chất của cồn cát trong khu vực hạ cánh của tàu vũ trụ.

Theo nghiên cứu mới do GS Xiaoguang Qin thuộc Viện Địa chất và Địa vật lý (IGG) thuộc Viện Hàn lâm Khoa học (CAS) Trung Quốc, xe tự hành Chúc Dung đã tìm thấy bằng chứng về nước trên bề mặt cồn cát sao Hỏa hiện tại khi cung cấp những bằng chứng quan sát quan trọng về khả năng tồn tại nước lỏng ở vĩ độ thấp trên sao Hỏa. Tham gia vào nghiên cứu còn có các nhà khoa học từ Đài quan sát Thiên văn Quốc gia của CAS và Viện Vật lý Khí quyển của CAS.

Nghiên cứu được công bố ngày 28/4 trên tạp chí Science Advances .

Những nghiên cứu trước đây đã cung cấp bằng chứng về một lượng lớn nước lỏng trên sao Hỏa sơ khai, nhưng được cho rằng với sự thoát ra khỏi bầu khí quyển sơ khai của sao Hỏa trong thời kỳ sau đó, khí hậu đã thay đổi rất lớn. Áp suất rất thấp và hàm lượng hơi nước cao khiến nước lỏng khó tồn tại bền vững trên bề mặt sao Hỏa ngày nay. Do đó, các nhà khoa học tin rằng, nước chỉ có thể tồn tại ở dạng rắn (băng) hoặc khí.

Nhưng những giọt nhỏ quan sát được trên cánh tay robot của xe tự hành Chúc Dung chứng minh rằng, nước lỏng mặn có thể xuất hiện vào mùa hè ở những vĩ độ cao hiện tại trên Sao Hỏa. Các mô phỏng số cũng đã chỉ ra rằng, trong các điều kiện khí hậu phù hợp với nước ở dạng lỏng, các giọt nước có thể xảy ra trong thời gian ngắn ở một số khu vực nhất định của Sao Hỏa hiện nay. Nhưng giả thiết đó chưa được xác minh cho đến nay, cũng không có bằng chứng nào cho thấy sự hiện diện của nước lỏng ở các vĩ độ thấp trên sao Hỏa.

Nhưng những phát hiện mới từ xe tự hành Chúc Dung đã lấp đầy khoảng trống. Xe tự hành Chúc Dung, một phần trong sứ mệnh thám hiểm Sao Hỏa Thiên Vấn-1 (Tianwen-1) của Trung Quốc hạ cánh thành công trên Sao Hỏa ngày 15/5/2021. Địa điểm hạ cánh nằm ở rìa phía nam của Đồng bằng Utopia Planitia (UP) (109.925 E, 25.066 N), nơi có một số vùng trũng phía Bắc.

Các nhà nghiên cứu đã sử dụng dữ liệu thu được từ Camera điều hướng và địa hình (NaTeCam), Camera đa quang phổ (MSCam) và Máy dò thành phần bề mặt sao Hỏa (MarSCoDe) trên xe tự hành Chúc Dung để nghiên cứu những đặc điểm bề mặt với quy mô khác nhau và thành phần vật liệu của cồn cát trong khu vực đổ bộ.

Nhóm nghiên cứu phát hiện được một số đặc điểm hình thái quan trọng trên bề mặt cồn cát, chẳng hạn như lớp vỏ, vết nứt, tạo hạt, đường gờ đa giác và vết ngấn dạng dải. Phân tích dữ liệu quang phổ cho thấy, lớp bề mặt cồn cát rất giàu sunfat ngậm nước, silica ngậm nước (đặc biệt là opal-CT), khoáng chất oxit sắt hóa trị 3 (đặc biệt là ferrihydrite) và có thể là clorua.

 “Theo dữ liệu khí tượng đo được của Chúc Dung và những xe tự hành sao Hỏa khác, chúng tôi đã suy luận rằng, những đặc điểm bề mặt cồn cát này có liên quan đến sự tác động của nước mặn dạng lỏng, được hình thành do sự tan chảy của băng giá/tuyết rơi xuống bề mặt cồn cát chứa muối khi xảy ra quá trình làm lạnh. ”, Giáo sư Qin nói.

Cụ thể, muối trong cồn cát khiến sương giá/tuyết tan chảy ở nhiệt độ thấp tạo thành nước lỏng mặn. Khi nước mặn khô đi và bốc hơi, sunfat ngậm nước, opal, oxit sắt và những khoáng chất ngậm nước khác kết tủa kết dính các hạt cát, tạo thành những khối cát và thậm chí cả lớp vỏ. Sau đó, lớp vỏ bị nứt ra do co ngót dưới ánh nắng mặt trời. Quá trình tan băng/tuyết sau đó tiếp tục hình thành những đường vân đa giác và một dấu vết giống như ngấn nước trên bề mặt lớp vỏ.

Tuổi ước tính của cồn cát (khoảng 0,4–1,4 triệu năm) và mối quan hệ giữa ba pha của nước cho thấy có sự chuyển hơi nước từ dải băng ở hai cực về phía xích đạo trong những giai đoạn nghiêng lớn của thời kỳ cuối Amazon của sao Hỏa, khiến môi trường ẩm ướt lặp đi lặp lại ở vĩ độ thấp.

Từ những dự đoán này, các nhà khoa học Trung Quốc đề xuất một kịch bản hoạt động của nước trên bề mặt sao Hoa, tức là khi hậu lạnh đi ở các vĩ độ thấp trong các giai đoạn có độ nghiêng lớn của sao Hỏa khiến sương giá/tuyết rơi xuống dẫn đến sự hình thành các lớp vỏ và kết tụ trên bề mặt cồn cát mặn, khiến cồn cát cứng lại và lưu giữ dấu vết hoạt động của nước muối lỏng.

Phát hiện này cung cấp một bằng chứng quan trọng quan sát được về sự tồn tại của nước lỏng ở vĩ độ thấp trên sao Hỏa, nơi nhiệt độ bề mặt tương đối ấm hơn và phù hợp hơn cho sự sống so với ở vĩ độ cao.

GS Qin lưu ý: “Phát hiện này có ý nghĩa vô cùng quan trọng, cho phép nắm được một phần nhỏ trong lịch sử tiến hóa của khí hậu sao Hỏa, tìm kiếm một môi trường có thể sống được và cung cấp manh mối quan trọng cho sứ mênh tìm kiếm sự sống trong tương lai.”