Những khe nứt mới trên núi lửa rộng nhất Sao Hỏa đang rò rỉ một loại khí gắn với magma

Mỗi đầu mùa hè ở bán cầu bắc của Sao Hỏa, một lượng vết khí hydro clorua lại xuất hiện phía trên các sườn của Alba Mons, ngọn núi lửa rộng nhất hành tinh, vào thời điểm trong năm mà loại khí này đã biến mất khỏi phần còn lại của bầu trời Sao Hỏa. Ngay bên dưới những vị trí phát hiện đó, các máy ảnh quỹ đạo đã ghi nhận những cụm vết nứt hẹp, mới hình thành mà trước đây chưa ai lập bản đồ.

Trên Trái Đất, hydro clorua là một trong những khí mà magma giải phóng qua các miệng phun núi lửa. Một nhóm quốc tế hợp tác với ExoMars Trace Gas Orbiter của Cơ quan Vũ trụ châu Âu hiện cho rằng điều tương tự đang diễn ra trên Sao Hỏa: khí từ một khối magma nằm sâu dưới lòng đất rò rỉ qua các vết nứt sau khi lớp băng mùa đông bịt kín chúng chuyển thẳng thành hơi. Nếu họ đúng, Sao Hỏa là một thế giới đang ngủ yên chứ không phải đã chết về mặt địa chất, và các vết nứt ấy là nơi đầu tiên cần tìm kiếm một túi ấm, ẩm bên dưới bề mặt đóng băng của nó.

“Các phát hiện của chúng tôi cho thấy Sao Hỏa đã giữ lại đủ nhiệt bên trong để duy trì hoạt động núi lửa cho đến thời gian gần đây, và có thể vẫn còn như vậy,” Daniel Mège, giáo sư tại Trung tâm Nghiên cứu Vũ trụ thuộc Viện Hàn lâm Khoa học Ba Lan và đồng tác giả chính của nghiên cứu, cho biết. Công trình do Alexander Trokhimovskiy thuộc Viện Nghiên cứu Vũ trụ của Viện Hàn lâm Khoa học Nga tại Moskva dẫn dắt, với sự tham gia của các nhà nghiên cứu ở Ba Lan, Nga, Vương quốc Anh, Đức, Pháp, Thụy Sĩ, Italy, Ukraine và Australia.

Sao Hỏa sở hữu những núi lửa lớn nhất Hệ Mặt Trời, nhưng chưa ai từng thấy một ngọn nào phun trào. Các dòng dung nham trông như chỉ mới vài triệu năm tuổi, cùng những trận động đất Sao Hỏa do tàu đổ bộ InSight của NASA ghi lại, đã gợi ý rằng phần bên trong hành tinh chưa hoàn toàn lạnh. Điều còn thiếu là một loại khí, một dấu vết hóa học thoát lên từ mặt đất ở hiện tại.

Cách tàu quỹ đạo bắt được dấu vết khí

Trace Gas Orbiter mang theo Atmospheric Chemistry Suite, một bộ máy quang phổ hồng ngoại hoạt động bằng phương pháp che khuất Mặt Trời. Khi tàu vũ trụ quan sát Mặt Trời mọc hoặc lặn xuyên qua bầu khí quyển mỏng của Sao Hỏa, các thiết bị ghi nhận những bước sóng ánh sáng Mặt Trời bị hấp thụ trên đường đi, và mỗi loại khí để lại dấu vân tay riêng. Phương pháp này có thể nhận diện khí ở nồng độ phần tỷ và xác định chúng nằm ở độ cao nào.

Chính nhóm thiết bị này lần đầu báo cáo hydro clorua trên Sao Hỏa vài năm trước. Kể từ đó, khí này đã xuất hiện tại nhiều nơi, nhưng gần như luôn trong mùa ấm, nhiều bụi khi Sao Hỏa đi gần Mặt Trời nhất, tăng giảm cùng bụi và hơi nước. Các nhà nghiên cứu quy đợt tăng theo mùa đó cho phản ứng hóa học giữa khí quyển với bụi và băng lơ lửng, thay vì núi lửa.

Ngoại lệ là một cặp quan sát vào mùa hè phương bắc, khi Sao Hỏa ở xa Mặt Trời nhất và toàn bộ khí quyển lạnh, khô, cả hai đều ở phía bắc Alba Mons. Sau đó, nhóm thực hiện một cuộc tìm kiếm chuyên biệt trong một năm Sao Hỏa muộn hơn và lại tìm thấy hydro clorua phía trên cùng khu vực, trong khi các quỹ đạo qua những vĩ độ khác có điều kiện quan sát tương tự không cho thấy gì. “Trace Gas Orbiter đã có thể tìm được bằng chứng quyết định. Cứ như mò kim đáy bể,” Mège nói.

Các vết nứt rộng chưa đến một mét

Để tìm một nguồn khả dĩ, các nhà nghiên cứu khảo sát mặt đất bên dưới các điểm phát hiện bằng ba máy ảnh: CaSSIS trên Trace Gas Orbiter, cùng HiRISE và CTX trên Mars Reconnaissance Orbiter của NASA. Họ phát hiện các cụm khe nứt tuyến tính, một số chỉ rộng vài chục centimet và dài tới hàng trăm mét, tập hợp thành những dải dài hàng chục kilomet trên các sống địa hình. Một số được bao quanh bởi trầm tích sáng và tối, sự thay đổi màu sắc mà nhóm so sánh với các lớp vỏ tích tụ quanh fumarole, tức các lỗ thoát khí của núi lửa trên Trái Đất.

Các vết nứt cắt qua lớp phủ giàu băng gồm bụi và sương giá bao phủ những vĩ độ phía bắc này, đồng thời cắt qua các hoa văn đa giác do đất đóng băng tạo nên, nên chúng còn trẻ về mặt địa chất, có lẽ chưa đến một triệu năm tuổi. Chúng cũng thẳng hàng với những hệ đứt gãy lớn quanh núi lửa, Tantalus Fossae và Phlegethon Catena.

Cơ chế được đề xuất mang tính mùa vụ. Vào mùa đông, khi nhiệt độ hạ xuống khoảng âm 120 độ C, băng bịt các khe nứt. Khi băng này chuyển trực tiếp thành hơi vào đầu mùa hè, lượng khí bị giam giữ sẽ thoát ra, qua đó lý giải vì sao tín hiệu quay lại cùng một nơi vào cùng một mùa.

Alba Mons lớn đến đâu, và mức rò rỉ nhỏ thế nào

Alba Mons là một núi lửa khác thường. Các trường dòng dung nham của nó vươn ít nhất 1.350 kilomet tính từ đỉnh và trải rộng trên diện tích tương đương Hoa Kỳ, song chỉ cao khoảng 6,8 kilomet, xấp xỉ một phần ba chiều cao của Olympus Mons. Độ dốc trung bình ở sườn phía bắc chỉ khoảng nửa độ, thoải hơn phần lớn lối lên đường cao tốc.

Bản thân mức rò rỉ khá khiêm tốn. Với giả định hydro clorua tồn tại khoảng một ngày Sao Hỏa trong khí quyển, các tác giả ước tính tốc độ thấm rỉ dưới ba kilogram mỗi giây. Các núi lửa trên Trái Đất giải phóng loại khí này với tốc độ từ vài kilogram đến hơn 100 kilogram mỗi giây, vì vậy nguồn trên Sao Hỏa nằm ở sát đầu thấp nhất của khoảng đó.

Xung theo mùa lớn hơn nhiều, được quan sát trên khắp Sao Hỏa khi hành tinh ở gần Mặt Trời nhất và ước tính khoảng 180 kilogram mỗi giây, không được cho là có nguồn gốc núi lửa trực tiếp. Tuy nhiên, nhóm cho rằng một phần clo đó có thể đã đến từ phần bên trong hành tinh từ lâu và tiếp tục tuần hoàn giữa khí quyển, các muối trên bề mặt và băng.

Những điều nó chưa chứng minh được

Chưa ai nhìn thấy magma. Không có dòng dung nham mới hay vụ phun trào nào từng được quan sát trên Sao Hỏa, và lưu huỳnh dioxide, loại khí chỉ dấu trực tiếp nhất cho các vụ phun trào đang diễn ra, cũng chưa được phát hiện. Các tác giả lập luận rằng những khí halogen như hydro clorua có thể rỉ ra từ các khối magma sâu bên dưới mà không cần phun trào, cũng không tạo ra dấu hiệu nhiệt mạnh mà các cuộc tìm kiếm hồng ngoại về núi lửa đang hoạt động từng truy tìm nhưng chưa bao giờ thấy.

Mối liên hệ giữa khí và các vết nứt là một suy luận dựa trên vị trí và thời điểm. Số lần phát hiện ít, khí không trộn đều và biến mất nhanh, nên nguồn của nó chỉ có thể được xác định một cách gần đúng. Mège mô tả cách lý giải về núi lửa như một trực giác cần được chứng minh: “Khi nhìn vào sự phân bố không gian của hiện tượng thấm rỉ, tôi lập tức thấy rõ rằng đằng sau nó có điều gì đó liên quan đến núi lửa, nhưng điều đó phải được chứng minh.” Theo nhóm nghiên cứu, phần lớn công việc dành cho việc kiểm tra và loại trừ các quá trình hóa học trong khí quyển có thể tạo ra khí này thay thế.

Các khí vết trên Sao Hỏa cũng có một lịch sử gây tranh cãi. Những đợt tăng methane được tàu tự hành Curiosity của NASA đo ở cấp độ mặt đất chưa bao giờ được xác nhận từ quỹ đạo, nơi Trace Gas Orbiter đã thiết lập các giới hạn trên rất thấp. Một lần phát hiện lặp lại trên Alba Mons, lý tưởng nhất là bởi một thiết bị thứ hai, sẽ khiến lập luận về nguồn núi lửa khó bị bác bỏ hơn nhiều.

Vì sao các vết nứt quan trọng đối với sự sống

Các khí magma như hydro clorua có thể từng dồi dào hơn nhiều trong quá khứ của hành tinh, góp phần làm dày khí quyển và làm ấm khí hậu khi nước lỏng phủ phần lớn bề mặt. Nếu nhiệt từ bên dưới vẫn gặp băng trong lòng đất ngày nay, nó có thể duy trì các túi nước lỏng dưới mặt đất.

“Việc tìm kiếm sự sống Sao Hỏa trong các khe nứt thấm rỉ ở khu vực Alba Mons sẽ rất hợp lý. Nếu các hệ thống thủy nhiệt đang hoạt động, chúng có thể chứa những thành phần và năng lượng cần thiết để vi sinh vật phát triển,” Mège nói. Đây là một đề xuất cho các sứ mệnh tương lai, không phải một phát hiện. Colin Wilson, nhà khoa học dự án của ESA phụ trách tàu quỹ đạo này, cho biết các kết quả “có thể chứng tỏ là thành công lớn nhất của TGO cho đến nay”.

Các câu hỏi thường gặp về núi lửa trên Sao Hỏa

Có núi lửa đang hoạt động trên Sao Hỏa không?

Chưa từng có vụ phun trào nào được quan sát trên Sao Hỏa. Một số dòng dung nham dường như chỉ vài triệu năm tuổi, và hydro clorua được phát hiện phía trên Alba Mons cho thấy magma dưới lòng đất có thể vẫn đang giải phóng khí, điều sẽ khiến hành tinh này ở trạng thái ngủ yên thay vì đã tuyệt chủng.

Alba Mons là gì?

Alba Mons là một núi lửa khiên ở vùng Tharsis phía bắc và là núi lửa lớn nhất Sao Hỏa xét theo diện tích bề mặt. Các dòng chảy của nó vươn ít nhất 1.350 kilomet từ đỉnh, nhưng ngọn núi chỉ cao khoảng 6,8 kilomet.

Vì sao hydro clorua chỉ ra hoạt động núi lửa?

Trên Trái Đất, hydro clorua thoát từ magma qua các miệng phun và fumarole. Trên Sao Hỏa, nó thường xuất hiện vào mùa ấm do hóa học khí quyển, vì vậy việc tìm thấy nó trong mùa lạnh, phía trên các khe nứt mới, hướng đến một nguồn dưới mặt đất.

Có thể có sự sống trong các khe nứt Alba Mons không?

Không có bằng chứng về sự sống ở đó. Các nhà nghiên cứu cho rằng nếu nhiệt magma gặp băng dưới lòng đất, các hệ thống thủy nhiệt có thể hình thành, kiểu môi trường nơi vi sinh vật phát triển mạnh trên Trái Đất, khiến các khe nứt trở thành mục tiêu tiềm năng cho hoạt động thăm dò trong tương lai.

Nghiên cứu được công bố trên Science Advances vào ngày 4 tháng 11 năm 2026. Hai lần phát hiện đầu tiên trong mùa lạnh diễn ra vào năm Sao Hỏa kéo dài từ 2019 đến 2021, còn cuộc tìm kiếm xác nhận diễn ra trong năm Sao Hỏa từ cuối 2022 đến cuối 2024; một trong các ảnh CaSSIS về những khe nứt được chụp ngày 3 tháng 2 năm 2023. Đầu mùa hè phương bắc tiếp theo trên Sao Hỏa, khi mô hình mùa vụ dự báo khí sẽ trở lại phía trên Alba Mons, bắt đầu vào khoảng tháng 4 năm 2027, và Trace Gas Orbiter vẫn đang trên quỹ đạo để tìm kiếm nó.

Tài liệu tham khảo: Trokhimovskiy et al., “Enigmatic HCl detections as a potential signature of igneous activity on Mars,” Science Advances, 2026. DOI: 10.1126/sciadv.aeb9422

Thẻ: thiên văn học, Sao Hỏa, esa, Alba Mons, ExoMars Trace Gas Orbiter, hydro chloride