Hành trình Khoa học, Không gian và Thời gian!
Lần đầu tiên trong lịch sử thám hiểm không gian, các nhà khoa học đã đo được sự thay đổi theo mùa của các loại khí lấp đầy không khí ngay trên bề mặt miệng núi lửa Gale trên sao Hỏa.
Lần đầu tiên trong lịch sử thám hiểm không gian, các nhà khoa học đã đo được sự thay đổi theo mùa của các loại khí lấp đầy không khí ngay trên bề mặt miệng núi lửa Gale trên sao Hỏa. Kết quả là họ nhận thấy một điều khó hiểu: oxy, khí mà nhiều sinh vật Trái đất sử dụng để thở, hành xử theo cách mà cho đến nay các nhà khoa học không thể giải thích thông qua bất kỳ quá trình hóa học nào được biết đến.
Trong suốt ba năm trên sao Hỏa (hoặc gần sáu năm Trái đất), một công cụ trong phòng thí nghiệm hóa học di động Phân tích mẫu trên sao Hỏa (SAM) bên trong bụng của nhà thám hiểm Ranger của NASA đã hít vào không khí của miệng núi lửa Gale và phân tích thành phần của nó. Kết quả SAM nhổ ra đã xác nhận bầu khí quyển sao Hỏa ở bề mặt: 95% theo thể tích carbon dioxide (CO 2 ), 2,6% nitơ phân tử (N 2 ), 1,9% argon (Ar), 0,16% oxy phân tử (O 2 ) và 0,06% carbon monoxide (CO). Họ cũng tiết lộ cách các phân tử trong không khí sao Hỏa trộn lẫn và lưu thông với sự thay đổi áp suất không khí trong suốt cả năm. Những thay đổi này được gây ra khi CO 2 khí đóng băng trên các cực trong mùa đông, do đó làm giảm áp suất không khí trên khắp hành tinh sau khi phân phối lại không khí để duy trì trạng thái cân bằng áp suất. Khi CO 2 bay hơi vào mùa xuân và mùa hè rồi trộn lẫn trên sao Hỏa làm tăng áp suất không khí.
Trong môi trường này, các nhà khoa học phát hiện ra rằng nitơ và argon tuân theo mô hình theo mùa có thể dự đoán được, tẩy lông và suy yếu nồng độ trong Miệng núi lửa trong suốt cả năm so với lượng CO 2 trong không khí. Họ mong đợi oxy sẽ làm như vậy. Nhưng nó đã không. Thay vào đó, lượng khí trong không khí tăng lên suốt mùa xuân và mùa hè tới 30% và sau đó giảm xuống mức dự đoán của hóa học đã biết vào mùa thu. Mô hình này lặp đi lặp lại mỗi mùa xuân, mặc dù lượng oxy được thêm vào bầu khí quyển thay đổi, ngụ ý rằng một cái gì đó đang sản xuất nó và sau đó lấy đi.
Sushil Atreya, giáo sư khoa học khí hậu và không gian tại Đại học Michigan ở Ann Arbor, cho biết: “Lần đầu tiên chúng tôi thấy điều đó, đó chỉ là tâm trí boggling”. Atreya là đồng tác giả của một bài báo về chủ đề này được xuất bản vào ngày 12 tháng 11 trên Tạp chí Nghiên cứu Địa vật lý: Các hành tinh.
Ngay khi các nhà khoa học phát hiện ra bí ẩn oxy, các chuyên gia sao Hỏa đã cố gắng giải thích nó. Trước tiên, họ đã kiểm tra độ chính xác của thiết bị SAM mà họ đã sử dụng để đo các loại khí: Máy quang phổ khối tứ cực. Họ đã xem xét khả năng các phân tử CO 2 hoặc nước (H 2 O) có thể giải phóng oxy khi chúng bị phá vỡ trong khí quyển, dẫn đến sự gia tăng trong thời gian ngắn. Nhưng phải mất gấp năm lần nước trên sao Hỏa để tạo ra thêm oxy và CO 2 “chia tay” quá chậm để tạo ra nó trong một thời gian ngắn như vậy. Điều gì về việc giảm oxy? Có thể bức xạ mặt trời đã phá vỡ các phân tử oxy thành hai nguyên tử thổi vào không gian? Không, vì sẽ mất ít nhất 10 năm để oxy biến mất trong quá trình này.
Thực tế là hành vi oxy không thể lặp lại hoàn hảo mỗi mùa khiến các nhà khoa học nghĩ rằng đó không phải là vấn đề liên quan đến động lực học khí quyển. Nó phải là một nguồn hóa học và chìm mà họ chưa thể giải thích được.
Đối với các nhà khoa học nghiên cứu về sao Hỏa, câu chuyện oxy tương tự như của mêtan. Khí mê-tan liên tục xuất hiện trong không khí bên trong miệng núi lửa với số lượng nhỏ như vậy (trung bình 0,00000004%) mà hầu như không thể nhận ra ngay cả bằng các dụng cụ nhạy cảm nhất trên sao Hỏa. Tuy nhiên, nó được đo bằng Máy quang phổ Laser điều chỉnh của SAM. Công cụ này tiết lộ rằng trong khi khí mêtan tăng và giảm theo mùa thì nó lại tăng lên khoảng 60% trong những tháng mùa hè vì những lý do không thể giải thích được. (Trên thực tế, khí mê-tan cũng tăng đột biến và đột ngột. Các nhà khoa học đang cố gắng tìm hiểu tại sao.)
Với các phát hiện oxy mới trong tay, nhóm Trainers đang tự hỏi liệu hóa học tương tự như những gì điều khiển các biến đổi theo mùa tự nhiên của khí mê-tan cũng có thể điều khiển oxy. Ít nhất, đôi khi, hai khí dường như dao động song song.
Oxy và metan có thể được sản xuất cả về mặt sinh học (ví dụ từ vi khuẩn) và đột ngột (từ hóa học liên quan đến nước và đá). Các nhà khoa học đang xem xét tất cả các lựa chọn, mặc dù họ không có bất kỳ bằng chứng thuyết phục nào về hoạt động sinh học trên Sao Hỏa. Ranger không có công cụ có thể nói dứt khoát liệu nguồn khí mêtan hay oxy trên sao Hỏa là sinh học hay địa chất. Các nhà khoa học hy vọng rằng những lời giải thích phi sinh học có nhiều khả năng và đang làm việc chăm chỉ để hiểu đầy đủ về chúng.
Đội ngũ huấn luyện viên coi đất sao Hỏa là nguồn cung cấp thêm oxy vào mùa xuân. Rốt cuộc, nó được biết là rất giàu nguyên tố dưới dạng các hợp chất như hydro peroxide và perchlorate. Một thí nghiệm trên tàu đổ bộ Viking cho thấy nhiều thập kỷ trước rằng nhiệt và độ ẩm có thể giải phóng oxy từ đất sao Hỏa. Nhưng thí nghiệm đó diễn ra trong điều kiện hoàn toàn khác với môi trường mùa xuân trên sao Hỏa và nó không giải thích được sự sụt giảm oxy, trong số những vấn đề khác. Những lời giải thích có thể khác cũng không hoàn toàn thêm vào bây giờ. Ví dụ, bức xạ năng lượng cao của đất có thể tạo ra thêm O 2 trong không khí nhưng phải mất một triệu năm để tích lũy đủ oxy trong đất để tính toán mức tăng chỉ trong một mùa xuân, các nhà nghiên cứu báo cáo trong bài báo của họ .
Các nhà thiên văn học chưa thể đưa ra một quy trình tạo ra lượng oxy cần thiết nhưng họ nghĩ rằng nó phải là một thứ gì đó trong đất bề mặt thay đổi theo mùa vì không có đủ các nguyên tử oxy có sẵn trong khí quyển tạo ra hành vi mà chúng ta thấy.
Tàu vũ trụ duy nhất trước đó có các thiết bị có khả năng đo thành phần của không khí sao Hỏa gần mặt đất là tàu đổ bộ Viking song sinh của NASA, xuất hiện trên hành tinh vào năm 1976. Tuy nhiên, các thí nghiệm Viking chỉ bao gồm một vài ngày sao Hỏa mô hình theo mùa của các loại khí khác nhau. Các phép đo SAM mới là lần đầu tiên làm như vậy. Nhóm SAM sẽ tiếp tục đo khí trong khí quyển để các nhà khoa học có thể thu thập dữ liệu chi tiết hơn trong mỗi mùa. Trong khi đó, Trainer và nhóm của cô hy vọng rằng các chuyên gia Sao Hỏa khác sẽ làm việc để giải quyết bí ẩn oxy.
Nguồn truyện:
Tài liệu được cung cấp bởi Trung tâm bay không gian NASA / Goddard . Lưu ý: Nội dung có thể được chỉnh sửa cho kiểu dáng và độ dài.
Tạp chí tham khảo :