Sao Hỏa: Hành tinh đỏ với những bí ẩn đang chờ khám phá

Sao Hỏa có biệt danh "Hành Tinh Đỏ" bởi màu sắc đặc trưng là một trong những tâm điểm chú ý trong giới thiên văn học và cũng là niềm cảm hứng bất tận cho những ai yêu thích khám phá vũ trụ. Từ những quan sát ban đầu cho đến các sứ mệnh thám hiểm hiện đại, Sao Hỏa không ngừng hé lộ những bí ẩn về quá khứ từng có nước, khả năng tồn tại sự sống và tiềm năng trở thành "ngôi nhà thứ hai" của loài người. Hãy cùng đi sâu vào tìm hiểu những điều thú vị về hành tinh “láng giềng” này trong bài viết bạn nhé!

Sao Hỏa

Sao Hỏa (tiếng Anh: Mars) là hành tinh thứ tư tính từ Mặt Trời trong Hệ Mặt Trời của chúng ta, và cũng là hành tinh đá cuối cùng trong số bốn hành tinh vòng trong. Với vẻ ngoài đỏ rực đặc trưng do hàm lượng oxit sắt cao trên bề mặt, Sao Hỏa đã được loài người quan tâm và nghiên cứu từ hàng ngàn năm trước. Tên tiếng Anh của Sao Hỏa được đặt theo tên của vị thần chiến tranh Mars trong thần thoại La Mã, có lẽ vì màu sắc tương đồng với máu và chiến tranh.

Sao Hỏa có vẻ ngoài đỏ rực đặc trưng do hàm lượng oxit sắt cao trên bề mặt

Trong những năm gần đây, Sao Hỏa trở thành một trong những hành tinh được nghiên cứu nhiều, thu hút hàng loạt sứ mệnh robot từ các cơ quan không gian hàng đầu thế giới như NASA, ESA và CNSA. Mục tiêu chính của những sứ mệnh này là tìm kiếm dấu hiệu của sự sống, nghiên cứu lịch sử địa chất và khí hậu, cũng như đánh giá tiềm năng cho các sứ mệnh có người lái trong tương lai.

Sao Hỏa nằm giữa quỹ đạo của Trái Đất và vành đai tiểu hành tinh. Khoảng cách trung bình từ Sao Hỏa đến Mặt Trời là khoảng 228 triệu Km, làm cho nó trở thành một trong những hành tinh gần Trái Đất nhất, là điểm đến lý tưởng cho các sứ mệnh thám hiểm.

Kích thước Sao Hỏa so với Trái Đất

Sau đây là một số thông số cơ bản của Sao Hỏa:

• Bán kính trung bình: Khoảng 3.389,5 Km (chỉ bằng khoảng một nửa bán kính Trái Đất).
• Khối lượng: Khoảng 6.417×1023 kg (khoảng 10,7% khối lượng Trái Đất).
• Chu kỳ tự quay (một ngày Sao Hỏa - Sol): 24 giờ 37 phút 22 giây, rất gần với một ngày trên Trái Đất. Điều này mang lại hy vọng về khả năng con người thích nghi với chu kỳ ngày đêm trên Sao Hỏa.
• Chu kỳ quỹ đạo (một năm Sao Hỏa): Khoảng 687 ngày Trái Đất, tương đương gần gấp đôi năm Trái Đất.
• Độ nghiêng trục quay: 25,19 độ, tương tự Trái Đất (23,5 độ). Chính độ nghiêng này là nguyên nhân khiến Sao Hỏa cũng trải qua các mùa rõ rệt, nhưng có phần khắc nghiệt hơn Trái Đất.
• Nhiệt độ bề mặt: Biến động lớn, từ khoảng -140∘C vào mùa đông ở các cực đến khoảng 20∘C vào ban ngày ở vùng xích đạo. Sự chênh lệch nhiệt độ lớn này là do khí quyển mỏng và thiếu hiệu ứng nhà kính đáng kể.

Một đặc điểm nổi bật khác của Sao Hỏa là địa hình đa dạng. Bán cầu Bắc có xu hướng bằng phẳng hơn, được bao phủ bởi các đồng bằng dung nham, trong khi bán cầu Nam gồ ghề với nhiều miệng hố va chạm cổ xưa và các vùng cao nguyên. Sao Hỏa cũng sở hữu Olympus Mons - ngọn núi lửa lớn nhất trong Hệ Mặt Trời, cao khoảng 25 Km và rộng 624 Km, gấp ba lần đỉnh Everest.

Sao Hỏa đã được các nền văn minh cổ đại quan sát từ rất sớm nhờ màu sắc nổi bật và quỹ đạo dễ nhận biết trên bầu trời đêm. Người Babylon, Ai Cập, Hy Lạp và La Mã đều có những ghi chép và niềm tin riêng về hành tinh này. Tuy nhiên, việc nghiên cứu chi tiết hơn chỉ bắt đầu từ khi kính thiên văn ra đời.

Thế kỷ 17: Galileo Galilei là một trong những người đầu tiên quan sát Sao Hỏa bằng kính thiên văn vào năm 1609. Christiaan Huygens đã vẽ bản đồ đầu tiên của Sao Hỏa và phát hiện ra một trong hai vệ tinh của nó là Phobos vào năm 1659.

Thế kỷ 19: Giovanni Schiaparelli và Percival Lowell đã tạo ra những bản đồ chi tiết về bề mặt Sao Hỏa, nhưng cũng dẫn đến những hiểu lầm về "kênh đào" trên Sao Hỏa, gây ra nhiều tranh cãi về sự sống ngoài hành tinh.

Thế kỷ 20 và 21: Kỷ nguyên khám phá Sao Hỏa bằng tàu vũ trụ bắt đầu. Sứ mệnh Mariner 4 của NASA vào năm 1965 là lần đầu tiên gửi về những hình ảnh cận cảnh của Sao Hỏa, hé lộ một hành tinh đầy hố va chạm và khô cằn, hoàn toàn khác với những gì mọi người từng hình dung. Kể từ đó, hàng loạt tàu quỹ đạo, tàu đổ bộ và xe tự hành đã được gửi lên Sao Hỏa, mang lại vô số dữ liệu quý giá:

• Viking 1 và 2 (thập niên 1970): Các tàu đổ bộ đầu tiên tìm kiếm dấu hiệu sự sống.
• Mars Pathfinder và xe tự hành Sojourner (1997): Mở ra kỷ nguyên xe tự hành trên Sao Hỏa.
• Mars Exploration Rovers Spirit và Opportunity (2004): Đã hoạt động lâu hơn nhiều so với dự kiến, cung cấp bằng chứng mạnh mẽ về sự tồn tại của nước trên Sao Hỏa.
• Mars Science Laboratory và xe tự hành Curiosity (2012): Đang tiếp tục khám phá miệng núi lửa Gale, tìm kiếm bằng chứng về môi trường có thể hỗ trợ sự sống.
• Mars 2020 và xe tự hành Perseverance (2021): Đây là sứ mệnh tiên tiến nhất, bao gồm cả máy bay trực thăng Ingenuity đầu tiên bay trên một hành tinh khác. Perseverance đang thu thập mẫu vật để đưa về Trái Đất trong tương lai và tìm kiếm dấu hiệu sự sống cổ đại.

Ảnh chụp quang cảnh Sao Hỏa từ xe tự hành Perseverance vào ngày 20 tháng 2 năm 2021

Các nghiên cứu gần đây từ dữ liệu của Perseverance tiếp tục phát hiện bằng chứng mới cho thấy Sao Hỏa từng có đại dương và bãi biển, củng cố giả thuyết về một quá khứ phù hợp cho sự sống.

Giống như Trái Đất, Sao Hỏa là một hành tinh đá với cấu trúc phân lớp:

• Lõi: Thành phần chủ yếu được cho là gồm sắt, niken và một phần lưu huỳnh, có bán kính khoảng 1.700 km.
• Lớp phủ: Nằm trên lõi, được cấu tạo từ silicat, dày khoảng 1.500 km.
• Vỏ: Lớp ngoài cùng, dày trung bình khoảng 50 Km ở bán cầu Bắc và có thể lên tới 100 Km ở bán cầu Nam. Sự khác biệt về độ dày vỏ giữa hai bán cầu là một trong những bí ẩn địa chất lớn của Sao Hỏa.

Sao Hỏa là một hành tinh đá với cấu trúc phân lớp

Sao Hỏa không có từ trường toàn cầu mạnh như Trái Đất, chỉ có từ trường cục bộ còn sót lại từ thời xa xưa, khi lõi của nó có thể vẫn còn hoạt động. Việc thiếu từ trường bảo vệ này khiến bề mặt Sao Hỏa dễ bị ảnh hưởng bởi bức xạ vũ trụ và gió mặt trời, đóng vai trò quan trọng trong việc làm mất đi phần lớn khí quyển của nó qua hàng tỷ năm.

Khí quyển Sao Hỏa ngày nay cực kỳ mỏng, với áp suất bề mặt chỉ khoảng 0,6% so với Trái Đất ở mực nước biển. Thành phần chính của khí quyển trên Sao Hỏa là:

• Carbon dioxide (CO2): Khoảng 95,32%
• Nitơ (N2): Khoảng 2,7%
• Argon (Ar): Khoảng 1,6%
• Oxy (O2): Khoảng 0,13%
• Hơi nước (H2O): Lượng rất nhỏ (khoảng 210 ppm), thường tụ thành mây đá hoặc sương mù.

Do khí quyển mỏng, Sao Hỏa không giữ được nhiệt độ hiệu quả, dẫn đến sự dao động nhiệt độ lớn giữa ngày và đêm. Mặc dù vậy, bầu trời Sao Hỏa vẫn có những nét đặc trưng riêng: ban ngày có màu hồng do bụi lơ lửng, lúc hoàng hôn hoặc bình minh có thể chuyển sang màu xanh lam độc đáo.

Một nghiên cứu gần đây cho thấy sự tồn tại của alkane chuỗi dài trong đá Sao Hỏa, đây là một loại hợp chất hữu cơ lớn, dấy lên hy vọng về khả năng sự sống từng tồn tại trên hành tinh này cách đây hàng tỷ năm. Ngoài ra, việc lần đầu tiên chụp được ảnh cực quang trên Sao Hỏa từ bề mặt cũng là một bước tiến quan trọng trong việc nghiên cứu tương tác giữa gió mặt trời và khí quyển hành tinh.

Sao Hỏa nổi tiếng với những hiện tượng khí hậu và thiên văn độc đáo:

• Bão bụi toàn cầu: Đây là một trong những hiện tượng đặc trưng nhất của Sao Hỏa. Những cơn bão bụi có thể lớn đến mức bao phủ toàn bộ hành tinh và kéo dài hàng tháng, làm giảm đáng kể tầm nhìn và ảnh hưởng đến hoạt động của các tàu thăm dò năng lượng mặt trời.
• Mây và sương mù: Dù khí quyển mỏng, Sao Hỏa vẫn có mây nước đá và mây carbon dioxide đá (băng khô), đặc biệt là ở các vùng cực hoặc ở những độ cao lớn.
• Chỏm băng ở các cực: Sao Hỏa có hai chỏm băng ở hai cực, chứa cả nước đá và băng khô. Kích thước và thành phần của chúng thay đổi theo mùa. Vào mùa đông, lớp băng carbon dioxide đóng băng mở rộng đáng kể.
• Hiện tượng nhật thực: Sao Hỏa có hai vệ tinh nhỏ là Phobos và Deimos. Do kích thước nhỏ và quỹ đạo gần, chúng thường xuyên đi qua đĩa Mặt Trời, tạo ra hiện tượng "nhật thực" hoặc "nguyệt thực" một phần trên bề mặt Sao Hỏa. Tuy nhiên, đây chỉ là những sự kiện che khuất cục bộ, không phải nhật thực toàn phần như trên Trái Đất.
• Gió và cồn cát: Gió trên Sao Hỏa không mạnh bằng Trái Đất do khí quyển mỏng, tuy nhiên vẫn đủ sức di chuyển bụi và cát, tạo ra những cồn cát lớn và thay đổi địa hình bề mặt theo thời gian.

Sao Hỏa có hai vệ tinh tự nhiên là Phobos và Deimos. Cả hai đều có hình dạng không đều, trông giống như củ khoai tây hơn là hình cầu như Mặt Trăng của Trái Đất. Chúng được cho là những tiểu hành tinh bị lực hấp dẫn của Sao Hỏa bắt giữ.

• Phobos: Là vệ tinh lớn hơn và ở gần Sao Hỏa hơn. Nó có đường kính trung bình khoảng 22 Km và quay quanh Sao Hỏa rất nhanh, chỉ khoảng 7 giờ 39 phút cho một vòng quay. Điều đặc biệt là Phobos đang ngày càng tiến gần hơn đến Sao Hỏa khoảng 1,8 mét mỗi thế kỷ và được dự đoán sẽ va chạm hoặc vỡ vụn tạo thành một vành đai xung quanh Sao Hỏa trong vài chục triệu năm tới.
• Deimos: Là vệ tinh nhỏ hơn, đường kính trung bình khoảng 12,4 km và ở xa Sao Hỏa hơn. Nó quay quanh Sao Hỏa mất khoảng 30 giờ. Quỹ đạo của Deimos ổn định hơn Phobos.

Sao Hỏa có hai vệ tinh tự nhiên là Phobos và Deimos

Hiện tại, Sao Hỏa không có vành đai như Sao Thổ. Tuy nhiên, các nhà khoa học dự đoán rằng trong tương lai xa, khi Phobos bị phá vỡ do lực thủy triều của Sao Hỏa, nó có thể hình thành một hệ thống vành đai bụi và đá tạm thời xung quanh hành tinh này.

So với Trái Đất: Sao Hỏa thường được gọi là "anh em họ" của Trái Đất vì một số điểm tương đồng:

• Cả hai đều là hành tinh đá.
• Có chỏm băng ở các cực và các mùa do độ nghiêng trục quay.
• Có dấu hiệu của nước trong quá khứ.
• Ngày Sao Hỏa (Sol) gần bằng ngày Trái Đất. Tuy nhiên, Sao Hỏa khắc nghiệt hơn rất nhiều với tầng khí quyển mỏng, thiếu từ trường bảo vệ, nhiệt độ dao động lớn và không có nước lỏng trên bề mặt ở hiện tại.

So với Sao Thủy và Sao Kim: Sao Hỏa lớn hơn Sao Thủy và có khí quyển mỏng hơn Sao Kim. Cả ba đều là hành tinh đá nhưng điều kiện bề mặt và khí quyển rất khác nhau.

So với các hành tinh khí khổng lồ (Mộc, Thổ, Thiên Vương, Hải Vương): Sao Hỏa hoàn toàn khác biệt vì nó là một hành tinh đá nhỏ bé, không có cấu trúc khí khổng lồ hay hệ thống vành đai phức tạp như các hành tinh bên ngoài.

Sao Hỏa có sự sống không?

➤ Hiện tại, chưa có bằng chứng trực tiếp về sự sống trên Sao Hỏa. Tuy nhiên, các sứ mệnh thám hiểm đang tích cực tìm kiếm dấu hiệu của sự sống vi sinh vật trong quá khứ hoặc hiện tại, đặc biệt là trong các lớp băng dưới bề mặt hoặc các túi nước ngầm tiềm năng.

Con người có thể sống trên Sao Hỏa không?

➤ Đây là một câu hỏi khó có thể trả lời, nhưng chúng ta có thể kỳ vọng trong tương lai, con người có thể sống trên Sao Hỏa, nhưng sẽ phải đối mặt với nhiều thách thức lớn như bức xạ, khí quyển mỏng, nhiệt độ khắc nghiệt và thiếu nước lỏng. Các kế hoạch terraforming (biến đổi khí hậu Sao Hỏa) đang được nghiên cứu, nhưng đây là một quá trình dài và phức tạp. Elon Musk và SpaceX đang đặt mục tiêu đưa Starship lên Sao Hỏa vào cuối năm 2026, mở ra hy vọng về việc con người sẽ đặt chân lên hành tinh Đỏ sớm nhất vào năm 2029.

Có nước trên Sao Hỏa không?

➤ Có, Sao Hỏa có nước dưới dạng băng ở các chỏm cực và băng ngầm dưới bề mặt. Các bằng chứng khoa học cho thấy Sao Hỏa từng có một lượng lớn nước lỏng trên bề mặt trong quá khứ xa xôi, hình thành sông hồ và thậm chí là đại dương.

Sao Hỏa có màu gì?

➤ Sao Hỏa có màu đỏ cam đặc trưng do sự hiện diện của oxit sắt (gỉ sét) trên bề mặt.

Sao Hỏa - hành tinh đỏ đầy quyến rũ, không chỉ là một thiên thể trong Hệ Mặt Trời mà còn là biểu tượng cho khát vọng khám phá không ngừng của loài người. Từ những ghi chép cổ xưa đến các sứ mệnh robot tiên tiến nhất, mỗi phát hiện mới về Sao Hỏa lại mở ra một chương mới trong hành trình tìm kiếm câu trả lời cho những câu hỏi lớn nhất về vũ trụ và sự tồn tại của chúng ta.

Với những kế hoạch táo bạo về việc đưa con người lên hành tinh này trong tương lai gần, Sao Hỏa hứa hẹn sẽ tiếp tục là tâm điểm của khoa học và là điểm đến cho những giấc mơ vươn ra ngoài Trái Đất.