Các nhà khoa học đã tìm thấy bằng chứng cho thấy một khu vực phía bắc sao Hỏa có tên là Arabia Terra đã trải qua hàng nghìn vụ "siêu phun trào" núi lửa trong khoảng thời gian 500 triệu năm, theo một bài đăng trên blog gần đây của NASA.
Một số núi lửa có thể tạo ra các vụ phun trào mạnh đến mức chúng đẩy vô số bụi và khí độc vào không khí, ngăn chặn ánh sáng Mặt trời và thay đổi khí hậu của hành tinh trong nhiều thập kỷ. Bằng cách nghiên cứu địa hình và thành phần khoáng chất của một phần khu vực Arabia Terra ở phía bắc sao Hỏa, các nhà khoa học gần đây đã tìm thấy bằng chứng về hàng nghìn vụ phun trào như vậy, hay còn gọi là "siêu phun trào" - những vụ phun trào núi lửa dữ dội nhất từng được biết đến.
Trong một bài báo đăng trên tạp chí Geophysical Research Letters vào tháng 7/2021, các nhà khoa học ước tính rằng, khoảng 4 tỷ năm trước, cùng với việc giải phóng hơi nước, carbon dioxide và sulfur dioxide vào không khí, những vụ siêu phun trào này đã phá nát bề mặt sao Hỏa trong thời gian 500 triệu năm.
Patrick Whelley, một nhà địa chất học tại Trung tâm Chuyến bay Vũ trụ Goddard của NASA (GSFC) ở Greenbelt, Maryland, cho biết: “Mỗi một vụ phun trào trong số những vụ phun trào này sẽ có tác động đáng kể đến khí hậu - khí được giải phóng có thể làm cho bầu khí quyển dày hơn hoặc chặn ánh sáng Mặt trời và làm cho bầu khí quyển lạnh hơn. Các nhà mô hình hóa khí hậu sao Hỏa sẽ có một số việc phải làm để cố gắng tìm hiểu tác động của núi lửa”.
Sau khi giải phóng lượng đá và khí nóng có thể tích tương đương 400 triệu bể bơi Olympic và trải một lớp tro bụi dày trong bán kính hàng nghìn dặm, một ngọn núi lửa kiểu này sẽ sụp đổ thành một cái hố khổng lồ được gọi là “hõm chảo” (caldera). Các hõm chảo, cũng tồn tại trên Trái đất, có thể rộng hàng chục dặm. Bảy hõm chảo ở Arabia Terra cho thấy khu vực này có thể từng có những ngọn núi lửa siêu phun trào.
Trước đây, các nhà khoa học từng cho rằng các vết lõm trên bề mặt sao Hỏa là do hành tinh này va chạm với các tiểu hành tinh hàng tỷ năm trước, nhưng một nghiên cứu năm 2013 lần đầu tiên đề xuất rằng những vết lõm này thực ra chính là các miệng núi lửa.
Whelley nói: “Chúng tôi đã đọc bài báo đó và quan tâm đến việc tiếp tục nghiên cứu theo hướng đó, nhưng thay vì khám phá bản thân núi lửa, chúng tôi tìm kiếm tro bụi, bởi vì bạn không thể che giấu bằng chứng đó”.
Whelley và các đồng nghiệp có ý tưởng tìm kiếm bằng chứng về tro bụi sau khi gặp Alexandra Matiella Novak, một nhà núi lửa học tại Phòng thí nghiệm Vật lý Ứng dụng Johns Hopkins ở Laurel, Maryland. Matiella Novak đã sử dụng dữ liệu từ Tàu quỹ đạo do thám sao Hỏa của NASA để tìm tro bụi ở những nơi khác trên sao Hỏa, vì vậy cô ấy đã hợp tác với Whelley và nhóm của anh.
Cũng chính các nhà khoa học đã xác định được các miệng núi lửa vào năm 2013 cũng đã tính toán lượng vật chất sẽ phát nổ từ các núi lửa, dựa trên thể tích của mỗi miệng núi lửa. Thông tin này cho phép Whelley và các đồng nghiệp của ông tính toán số lần phun trào cần thiết để tạo ra độ dày của tro mà họ tìm thấy. Whelley nói rằng hóa ra đã có hàng nghìn vụ phun trào.
Jacob Richardson, nhà địa chất học tại NASA Goddard, người đã làm việc với Whelley và Novak, cho biết: “Đó là khi tôi nhận ra đây không phải là một sự tình cờ, đây là một tín hiệu thực sự. Chúng tôi thực sự thấy những gì đã được dự đoán và đó là khoảnh khắc thú vị nhất đối với tôi”.
Một câu hỏi còn lại là làm thế nào một hành tinh có thể chỉ có một loại núi lửa rải rác khắp một khu vực. Trên Trái đất, các núi lửa có khả năng siêu phun trào - lần phun trào gần đây nhất cách đây 76.000 năm ở Sumatra, Indonesia - phân tán trên toàn cầu và tồn tại ở cùng khu vực với các loại núi lửa khác. Sao Hỏa cũng vậy, có rất nhiều loại núi lửa khác, trong đó có ngọn núi lửa lớn nhất trong hệ mặt trời có tên là Olympus Mons. Olympus Mons lớn hơn 100 lần về thể tích so với ngọn núi lửa lớn nhất Trái đất Mauna Loa ở Hawaii. Cho đến nay, Arabia Terra là nơi duy nhất có bằng chứng về núi lửa phun trào trên sao Hỏa.
Có thể các núi lửa siêu phun trào tập trung ở các khu vực trên Trái đất nhưng đã bị xói mòn về mặt vật lý và hóa học hoặc bị di chuyển khi các lục địa dịch chuyển do kiến tạo mảng. Những loại núi lửa siêu phun trào này cũng có thể tồn tại ở các vùng trên Mặt trăng Io của sao Mộc hoặc có thể trên sao Kim. Dù trường hợp nào đi nữa, Richardson hy vọng Arabia Terra sẽ tiết lộ cho các nhà khoa học điều gì đó mới mẻ về các quá trình địa chất giúp hình thành các hành tinh và mặt trăng.
Ông nói: “Mọi người sẽ đọc bài báo của chúng tôi và tự hỏi, 'Làm thế nào? Sao Hỏa có thể làm được điều đó? Làm thế nào mà một hành tinh nhỏ bé như vậy có thể làm tan chảy đủ đá để cung cấp năng lượng cho hàng nghìn vụ siêu phun trào ở một địa điểm? Tôi hy vọng những câu hỏi này sẽ dẫn đến nhiều nghiên cứu khác”.
Văn Thiện
