Hành trình Khoa học, Không gian và Thời gian!
Các nhà nghiên cứu đã thăm dò các thiên thạch sao Hỏa để tái tạo lại lịch sử hỗn loạn của sao Hỏa. Phát hiện của họ cho thấy Sao Hỏa có thể không có đại dương magma toàn cầu.
Trong lòng bàn tay của Jessica Barnes là một bức tranh khảm thủy tinh, khoáng chất và đá cổ có kích thước bằng đồng xu dày như một sợi len. Đó là một lát thiên thạch sao Hỏa được gọi là Tây Bắc Châu Phi 7034 hay Người đẹp Đen được hình thành khi một tác động to lớn gắn kết các mảnh vỏ sao Hỏa khác nhau.
Barnes là trợ lý giáo sư khoa học hành tinh tại Phòng thí nghiệm âm lịch và hành tinh của Đại học Arizona. Cô và nhóm của mình đã phân tích hóa học thiên thạch Người đẹp Đen và thiên thạch Allan Hills 84001 khét tiếng – gây tranh cãi vào những năm 1990 vì cáo buộc có chứa vi khuẩn sao Hỏa – để tái tạo lịch sử nước và nguồn gốc hành tinh của Sao Hỏa.
Phân tích của họ được công bố ngày hôm nay trên tạp chí Nature Geoscience cho thấy Sao Hỏa có khả năng nhận được nước từ ít nhất hai nguồn khác nhau rất lớn trong lịch sử. Sự thay đổi mà các nhà nghiên cứu tìm thấy ngụ ý rằng Sao Hỏa không giống như Trái đất và mặt trăng, không bao giờ có một đại dương magma bao trùm hoàn toàn hành tinh.
“Hai nguồn nước khác nhau trong nội địa của Sao Hỏa có thể cho chúng ta biết điều gì đó về các loại vật thể có sẵn để kết hợp với các hành tinh đá bên trong”, Barnes nói. Hai hành tinh khác biệt với hàm lượng nước rất khác nhau có thể đã va chạm và không bao giờ trộn lẫn hoàn toàn. “Bối cảnh này cũng rất quan trọng để hiểu được khả năng sinh sống trong quá khứ và sinh vật học của sao Hỏa”.
Đọc nước
Rất nhiều người đã cố gắng tìm hiểu lịch sử nước của sao Hỏa. Giống như nước đến từ đâu? Nó nằm trong lớp vỏ (bề mặt) của sao Hỏa bao lâu? Nước bên trong của sao Hỏa đến từ đâu? Nước có thể cho chúng ta biết sao Hỏa hình thành và phát triển như thế nào?
Barnes và nhóm của cô đã có thể ghép lại lịch sử nước của Sao Hỏa bằng cách tìm kiếm manh mối ở hai loại, hoặc đồng vị của hydro. Một đồng vị hydro chứa một proton trong hạt nhân của nó; điều này đôi khi được gọi là “hydro nhẹ.” Đồng vị khác được gọi là deuterium, chứa proton và neutron trong hạt nhân; điều này đôi khi được gọi là “hydro nặng. Tỷ lệ của hai đồng vị hydro này báo hiệu cho một nhà khoa học hành tinh các quá trình và nguồn gốc có thể của nước trong đá, khoáng chất và kính mà chúng được tìm thấy.
Bí ẩn thiên thạch
Trong khoảng 20 năm, các nhà nghiên cứu đã ghi lại các tỷ lệ đồng vị từ các thiên thạch sao Hỏa và dữ liệu của họ ở khắp mọi nơi. Dường như có rất ít xu hướng.
Nước bị khóa trong đá Trái đất là những gì được gọi là không phân tách, có nghĩa là nó không bị lệch nhiều so với giá trị tham chiếu tiêu chuẩn của nước biển – tỷ lệ 1: 6.420 của hydro nặng đến nhẹ. Mặt khác, bầu khí quyển của sao Hỏa bị phân chia nặng nề – nó chủ yếu được tạo ra bởi deuterium, hoặc hydro nặng, có khả năng là do gió mặt trời đã lấy đi hydro nhẹ. Các phép đo từ thiên thạch sao Hỏa – nhiều trong số chúng được khai quật từ sâu bên trong Sao Hỏa bởi các sự kiện va chạm – đã tạo ra sự khác biệt giữa các phép đo khí quyển của Trái đất và Sao Hỏa.
Nhóm của Barnes bắt đầu điều tra thành phần đồng vị hydro của lớp vỏ sao Hỏa bằng cách nghiên cứu các mẫu mà họ biết có nguồn gốc từ lớp vỏ: Thiên thạch Đen và Thiên thạch Allan Hills. Black Beauty đặc biệt hữu ích vì nó là sự kết hợp của vật liệu bề mặt từ nhiều điểm khác nhau trong lịch sử của Sao Hỏa.
Điều này cho phép chúng ta hình thành một ý tưởng về lớp vỏ của sao Hỏa trông như thế nào trong hàng tỷ năm.
Các tỷ lệ đồng vị của các mẫu thiên thạch rơi vào khoảng giữa giá trị của đá Trái đất và bầu khí quyển của sao Hỏa. Khi phát hiện của các nhà nghiên cứu được so sánh với các nghiên cứu trước đây, bao gồm cả kết quả từ Curiosity Rover, có vẻ như đây là trường hợp trong hầu hết lịch sử 4 tỷ năm của sao Hỏa.
“Chúng tôi nghĩ, ok điều này thật thú vị, nhưng cũng thật kỳ lạ”, Barnes nói. “Làm thế nào để chúng tôi giải thích sự phân đôi này trong đó bầu khí quyển sao Hỏa đang bị phân chia, nhưng lớp vỏ về cơ bản vẫn giữ nguyên theo thời gian địa chất?”
Barnes và các đồng nghiệp của cô cũng vật lộn với việc cố gắng giải thích tại sao lớp vỏ có vẻ rất khác với lớp phủ sao Hỏa, tảng đá sau đó nằm bên dưới.
“Nếu bạn cố gắng giải thích tỷ lệ đồng vị khá ổn định này của lớp vỏ Sao Hỏa, bạn thực sự không thể sử dụng bầu khí quyển để làm điều đó”, Barnes nói. “Nhưng chúng tôi biết làm thế nào lớp vỏ được hình thành. Chúng được hình thành từ vật liệu nóng chảy từ bên trong rắn lại trên bề mặt.”
“Giả thuyết phổ biến trước khi chúng tôi bắt đầu công việc này là bên trong Sao Hỏa giống Trái đất và không bị phân tách, và do đó, sự thay đổi về tỷ lệ đồng vị hydro trong các mẫu của Sao Hỏa là do ô nhiễm trên mặt đất hoặc cấy vào khí quyển khi nó đi ra khỏi Sao Hỏa”. Barnes nói.
Ý tưởng cho rằng phần bên trong của Sao Hỏa giống như Trái đất xuất phát từ một nghiên cứu về thiên thạch sao Hỏa được cho là bắt nguồn từ lớp phủ – phần bên trong giữa lõi của hành tinh và lớp vỏ bề mặt của nó.
Tuy nhiên các thiên thạch sao Hỏa về cơ bản vẽ khắp mọi nơi, và vì vậy cố gắng tìm hiểu xem những mẫu này thực sự nói gì với chúng ta về nước trong lớp phủ của Sao Hỏa trong lịch sử là một thách thức. quá khác biệt đã thôi thúc chúng tôi quay lại các tài liệu khoa học và xem xét kỹ lưỡng dữ liệu.
Các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng hai loại đá núi lửa sao Hỏa khác nhau – shergottites làm giàu và shergottites cạn kiệt – chứa nước với tỷ lệ đồng vị hydro khác nhau. Các shergottites họ đã tìm thấy phong phú chứa nhiều deuterium hơn các shergottites đã cạn kiệt giống như Trái đất hơn.
Hóa ra nếu bạn trộn các tỷ lệ hydro khác nhau từ hai loại shergottite này, bạn có thể nhận được giá trị vỏ.
Barnes và các đồng nghiệp của cô nghĩ rằng các shergottites đang ghi lại chữ ký của hai loại hydro khác nhau – và bằng cách mở rộng, nước – các hồ chứa trong Sao Hỏa. Sự khác biệt rõ ràng gợi ý cho họ rằng nhiều hơn một nguồn có thể đã đóng góp nước cho Sao Hỏa và Sao Hỏa không có đại dương magma toàn cầu.
Nguồn truyện:
Tài liệu được cung cấp bởi Đại học Arizona . Bản gốc được viết bởi Mikayla Mace. Lưu ý: Nội dung có thể được chỉnh sửa cho kiểu dáng và độ dài.
Tạp chí tham khảo :