Nếu được xác nhận, phát hiện này sẽ làm thay đổi đáng kể hiểu biết của giới khoa học về trữ lượng nước trên sao Hoả, đồng thời mở ra triển vọng mới cho các sứ mệnh thám hiểm trong tương lai.
Băng nước sâu hàng kilomet dưới bề mặt sao Hỏa
Trong nhiều thập kỷ, các nhà khoa học đã xác định được sự hiện diện của băng nước tại hai vùng cực của sao Hoả. Tuy nhiên, dữ liệu mới từ tàu Mars Express cho thấy nước đóng băng có thể phân bố rộng hơn nhiều so với những gì giới nghiên cứu từng hình dung, bao gồm cả khu vực gần xích đạo của hành tinh.
Theo dữ liệu thu thập được, những lớp băng nước nằm bên dưới bề mặt sao Hỏa có thể kéo dài xuống độ sâu vài kilomet.
Nếu toàn bộ lượng băng được cho là đang tồn tại tại đây tan chảy, nước có thể bao phủ toàn bộ bề mặt Hành tinh Đỏ bằng một lớp dày khoảng 1,5-2,7m.
Đây là một lượng nước đáng kể, có thể cung cấp thêm bằng chứng về lịch sử khí hậu và sự biến đổi môi trường của sao Hoả qua hàng tỷ năm.
Tuy nhiên, các nhà khoa học vẫn cần tiếp tục kiểm chứng để xác định chắc chắn thành phần của những lớp vật chất được phát hiện.
Phát hiện này dựa trên dữ liệu từ thiết bị radar MARSIS (Mars Advanced Radar for Subsurface and Ionospheric Sounding) trên tàu Mars Express.
Công cụ này sử dụng sóng vô tuyến để khảo sát cấu trúc bên dưới bề mặt hành tinh, giúp các nhà nghiên cứu phát hiện những đặc điểm mà các thiết bị chụp ảnh thông thường không thể quan sát trực tiếp.
Khu vực được chú ý nằm trong một cấu trúc địa chất có tên Medusae Fossae Formation (MFF), tại ranh giới giữa vùng cao nguyên và vùng đất thấp của sao Hỏa.
Đây là một hệ thống địa hình rộng hàng trăm kilomet, gồm những cấu trúc được hình thành và biến đổi mạnh mẽ dưới tác động của gió, với độ cao có nơi lên tới vài kilomet.
Mars Express từng khảo sát khu vực này vào năm 2007 và phát hiện những lớp vật chất dày tới 2,5km bên dưới bề mặt.
Tuy nhiên, vào thời điểm đó, giới khoa học chưa thể xác định chính xác chúng được tạo thành từ vật liệu gì.
Các phép đo radar khi ấy cho thấy những lớp vật chất trong MFF tương đối trong suốt đối với sóng radar và có mật độ thấp.
Đặc điểm này phù hợp với giả thuyết về sự hiện diện của băng nước, nhưng chưa đủ để loại trừ những khả năng khác như bụi, tro núi lửa hoặc trầm tích.
Trong nghiên cứu mới, các nhà khoa học sử dụng dữ liệu radar cập nhật để khảo sát lại khu vực này. Kết quả cho thấy những lớp vật chất có thể dày tới 3,7km, lớn hơn đáng kể so với ước tính ban đầu.
Thomas Watters thuộc Viện Smithsonian, tác giả chính của nghiên cứu mới và công trình khảo sát năm 2007, cho biết các tín hiệu radar thu được phù hợp với đặc điểm dự kiến của những lớp băng phân tầng.
Chúng cũng tương tự tín hiệu quan sát được tại các chỏm băng ở hai cực sao Hỏa, nơi giới khoa học đã biết có trữ lượng băng nước lớn.
Andrea Cicchetti, đồng tác giả nghiên cứu thuộc Viện Vật lý Thiên văn Quốc gia Italy, cho rằng nếu MFF chỉ là một khối bụi khổng lồ, vật chất ở độ sâu lớn sẽ bị nén chặt dưới sức nặng của những lớp phía trên.
Khi đó, mật độ của cấu trúc phải cao hơn đáng kể so với kết quả đo thực tế của MARSIS.
Nhóm nghiên cứu đã mô phỏng cách những vật liệu không chứa băng có thể phản ứng với sóng radar, nhưng không tìm được loại vật chất nào giải thích đầy đủ các đặc điểm quan sát được.
Điều này củng cố giả thuyết rằng băng nước có thể là thành phần quan trọng bên trong cấu trúc MFF.
Theo cách diễn giải hiện tại, những lớp trầm tích tại đây có thể bao gồm hỗn hợp bụi và băng, được phủ bên trên bởi một lớp bụi hoặc tro khô dày hàng trăm mét.
Băng nước hé lộ quá khứ ẩm ướt của Hành tinh Đỏ
Ngày nay, sao Hoả là một thế giới lạnh giá, khô cằn và khắc nghiệt. Tuy nhiên, nhiều sứ mệnh thám hiểm trong vài thập kỷ qua đã tìm thấy bằng chứng cho thấy hành tinh này từng có môi trường ấm và ẩm ướt hơn nhiều trong quá khứ xa xưa.
Các nhà khoa học đã phát hiện những lòng sông cổ đã khô cạn, thung lũng bị nước bào mòn, dấu tích hồ và những bằng chứng địa chất gợi ý về sự tồn tại của các vùng nước lớn.
Băng tại hai cực cũng là dấu hiệu rõ ràng cho thấy nước vẫn hiện diện trên hành tinh, dù phần lớn không tồn tại ở dạng lỏng trên bề mặt.
Nếu những khối băng khổng lồ gần xích đạo thực sự tồn tại, chúng nhiều khả năng được hình thành trong những giai đoạn khí hậu cổ đại của sao Hỏa, khi điều kiện môi trường thuận lợi hơn cho sự tích tụ và bảo tồn nước đóng băng.
Colin Wilson, nhà khoa học phụ trách dự án Mars Express và tàu quỹ đạo ExoMars Trace Gas Orbiter của ESA, nhận định phân tích mới đặt ra nhiều câu hỏi về cấu trúc Medusae Fossae Formation, từ thời điểm các lớp băng hình thành cho đến điều kiện khí hậu của sao Hoả trong giai đoạn đó.
Nếu được xác nhận là băng nước, những trữ lượng lớn này có thể giúp các nhà khoa học xây dựng lại bức tranh về lịch sử khí hậu của hành tinh, đồng thời xác định cách nước từng di chuyển và phân bố trên bề mặt sao Hoả.
Băng nước gần xích đạo có thể giúp con người thám hiểm sao Hỏa?
Phát hiện này không chỉ có ý nghĩa đối với khoa học hành tinh mà còn liên quan trực tiếp đến kế hoạch đưa con người lên sao Hỏa trong tương lai.
Trong các chương trình thám hiểm không gian, băng nước được xem là nguồn tài nguyên có giá trị đặc biệt.
Trên Mặt Trăng, các nhà khoa học đã nghiên cứu khả năng khai thác băng để cung cấp nước uống, phục vụ trồng trọt hoặc tách thành oxy để hỗ trợ sự sống.
Nước cũng có thể được phân tách thành hydro và oxy để sản xuất nhiên liệu tên lửa, tùy thuộc vào công nghệ và chi phí khai thác.
Những ứng dụng tương tự có thể được xem xét trên sao Hoả. Nếu tìm được nguồn băng nước phù hợp, các sứ mệnh tương lai có thể giảm lượng nước và vật tư phải vận chuyển từ Trái Đất, qua đó tiết kiệm chi phí và tăng khả năng hoạt động dài ngày của các căn cứ ngoài hành tinh.
Khu vực gần xích đạo có thể đặc biệt hấp dẫn đối với các kế hoạch đổ bộ, bởi những địa điểm này nằm xa các vùng cực lạnh giá và những sông băng lớn.
Tuy nhiên, vị trí địa lý thuận lợi không đồng nghĩa với việc nguồn nước có thể được khai thác dễ dàng.
Theo Colin Wilson, các lớp băng tiềm năng trong MFF bị chôn vùi dưới hàng trăm mét bụi, khiến chúng khó tiếp cận trong ít nhất vài thập kỷ tới.
Việc khai thác sẽ đòi hỏi những công nghệ khoan, đào và xử lý vật liệu phù hợp với điều kiện khắc nghiệt trên sao Hỏa.
Dù vậy, mỗi phát hiện mới về băng nước vẫn giúp giới khoa học xác định rõ hơn nơi nước từng tồn tại và những khu vực có thể còn lưu giữ nước ngày nay.
