Tàu thăm dò sao Hỏa của NASA lập bản đồ đầu tiên về lòng đất của hành tinh đỏ bằng cách lắng nghe âm thanh của gió dội qua các lớp đất và đá gần đường xích đạo sao Hỏa.

Lập bản đồ đầu tiên về lòng đất sao Hỏa

Nhóm nghiên cứu đã sử dụng các công cụ trên tàu thăm dò InSight của NASA. Tàu hạ cánh xuống vùng đồng bằng Elysium Planitia của sao Hỏa vào năm 2018 để nghiên cứu các trận động đất yếu ở hành tinh này. Dữ liệu của InSight trước đây đã cho phép các nhà khoa học có được ý tưởng sơ bộ về kích thước và thành phần của lõi sao Hỏa, cũng như bản chất của lớp phủ và độ dày của lớp vỏ.

Một kỹ thuật mới được phát triển và hoàn thiện lần đầu tiên trên Trái đất cho phép nhóm do các nhà địa vật lý do Thụy Sĩ dẫn đầu sử dụng các công cụ của tàu thăm dò để nhìn trực tiếp bên dưới bề mặt sao Hỏa khô cằn và khám phá những gì nằm trong vòng 200 mét đầu tiên của lớp vỏ sao Hỏa.

"Chúng tôi đã sử dụng một kỹ thuật được phát triển ở đây trên Trái đất để mô tả các địa điểm có nguy cơ động đất và nghiên cứu cấu trúc dưới bề mặt" - Cedric Schmelzbach, nhà địa vật lý tại Viện Công nghệ Liên bang Thụy Sĩ ở Zurich (ETH), và là tác giả nghiên cứu mới nói với Space.com.

Schmelzbach nói: "Kỹ thuật này dựa trên sự rung động của môi trường xung quanh. Trên Trái đất có đại dương, những cơn gió, khiến mặt đất rung chuyển mọi lúc, và sự rung chuyển đo được tại một điểm nhất định có dấu ấn của bề mặt dưới mặt đất".

Về cơ bản, chấn động trên bề mặt làm cho mặt đất rung chuyển. Những rung động cực nhỏ này truyền sâu xuống dưới bề mặt và có thể được các dụng cụ nhạy bén phát hiện.

Schmelzbach cho biết sao Hỏa yên tĩnh hơn nhiều so với Trái đất. Không có đại dương trên hành tinh này và bầu khí quyển của sao Hỏa mỏng hơn nhiều, dẫn đến gió yếu hơn. Chưa kể, trong khi các nhà địa chất trên Trái đất có thể sử dụng vô số trạm, thì trên sao Hỏa, họ chỉ có một - tàu đổ bộ InSight.

Tuy nhiên, việc lắng nghe sự tương tác của những cơn gió trên sao Hỏa với mặt đất bên dưới miệng núi lửa và đồng bằng của nó vẫn hé lộ những chi tiết đáng kinh ngạc.

Ảnh minh họa toàn cảnh bề mặt nông bên dưới tàu đổ bộ InSight của NASA trên sao Hỏa. Ảnh: ETH Zurich/NASA.

Ảnh minh họa toàn cảnh bề mặt nông bên dưới tàu đổ bộ InSight của NASA trên sao Hỏa. Ảnh: ETH Zurich/NASA.

Quá trình tiến hóa hàng tỉ năm của sao Hỏa

Bản đồ cung cấp một cái nhìn thú vị về quá trình tiến hóa hàng tỉ năm của sao Hỏa. Nó cho thấy một lớp trầm tích sâu bất ngờ và lớp trầm tích dày đặc của dung nham đông cứng, tất cả được bao phủ bởi một lớp cát dày 3m.

Nguồn gốc của lớp trầm tích này vẫn còn là một bí ẩn. Nó nằm dưới bề mặt sao Hỏa từ 30 đến 70m, kẹp giữa hai lớp dung nham cổ đại đông cứng.

Schmelzbach cho biết vẫn đang nghiên cứu cách giải thích điều đó và xác định tuổi của lớp trầm tích này. Các nhà nghiên cứu đã so sánh hai lớp dung nham ôm lấy lớp trầm tích với các nghiên cứu trước đây về địa chất của các miệng núi lửa gần đó. Dữ liệu này cho phép họ xác định nguồn gốc của các lớp dung nham vào hai giai đoạn quan trọng trong lịch sử địa chất của sao Hỏa, cách đây khoảng 1,7 tỉ năm và 3,6 tỉ năm.

Trên đỉnh của lớp dung nham trẻ hơn, ngay dưới lớp nền bề mặt, là một dải đá dày khoảng 15m. Số đá này có khả năng bị hất lên khỏi bề mặt sao Hỏa sau một vụ va chạm thiên thạch trong quá khứ, sau đó rơi trở lại xuống dưới.

Trong tương lai, các nhà khoa học muốn xem liệu họ có thể mở rộng kỹ thuật của mình xa hơn một chút và nhìn sâu hơn nữa, trong vài kilomet đầu tiên của lớp vỏ sao Hỏa hay không.

Các nghiên cứu trước đó về lõi, lớp phủ và lớp vỏ của hành tinh dựa trên dữ liệu của InSight đã tiết lộ sự khác biệt đáng ngạc nhiên giữa sao Hỏa và Trái đất. Hai hành tinh thường được coi là anh em sinh đôi trong Hệ Mặt trời từng chia sẻ con đường tiến hóa đến một thời điểm nhất định.

Cả hai hành tinh đều có các đại dương nước dồi dào và bầu khí quyển phong phú. Nhưng sau đó, sao Hỏa mất từ ​​trường bảo vệ, khiến gió mặt trời mài mòn, dòng hạt tích điện phát ra từ mặt trời dần dần tách hành tinh khỏi bầu khí quyển của nó, và sao Hỏa trở thành hành tinh khắc nghiệt như ngày nay. Các nhà khoa học hy vọng rằng địa chất của hai hành tinh có thể cung cấp một số manh mối về các con đường phát triển khác nhau của chúng.

Nghiên cứu được công bố trên tạp chí Nature Communications ngày 23/11.