Tàu thăm dò Insight phát hiện khu vực đồng bằng Elysium Planitia ở phía Bắc xích đạo sao hỏa có từ trường mạnh gấp 10 lần dự kiến của NASA.
Các nguồn từ tính được phát hiện bởi cảm biến trên tàu Mars Insight Lander. Ảnh: NASA /JPL-Caltech
Khi bắt đầu sứ mệnh thăm dò vào tháng 11/2018, NASA đã sử dụng tàu đổ bộ Insight để nghiên cứu địa chấn, trắc địa, biến nhiệt và môi trường của sao Hỏa. Sứ mệnh này được thực hiện trong vòng hai năm. Chỉ hơn một năm rưỡi sau đó, NASA đã công bố hàng loạt các nghiên cứu đầu tiên trên bề mặt sao Hỏa. Một trong những nghiên cứu này được công bố trên tạp chí Nature Geoscatics đã chia sẻ một số phát hiện khá thú vị về từ trường trên sao Hỏa.
Nhóm nghiên cứu cho biết, khu vực tàu Insight hạ cánh có từ trường mạnh gấp 10 lần so với dự kiến. phát hiện này có được nhờ cảm biến từ tính của Insight, giúp các nhà khoa học giải đáp những bí ẩn quan trọng về sự hình thành của sao hỏa và sự tiến hóa tiếp theo. Miệng núi lửa nông này nằm trong khu vực Elysium Planitia - một đồng bằng bằng phẳng ở phía Bắc của đường xích đạo sao Hỏa. NASA chọn vùng này vì nó có sự kết hợp của cấu trúc liên kết phẳng, độ cao thấp và ít đá dăm cho phép Insight thăm dò sâu vào bên trong sao Hỏa. Trước khi thực nhiệm vụ này, ước tính về từ trường của sao hỏa đến từ các vệ tinh trong quỹ đạo, trung bình trên quãng đường hơn 150 km.
Catherine Johnson, giáo sư Khoa học Trái đất, Đại dương và Khí quyển tại Đại học British Columbia, là nhà khoa học cao cấp tại viện Khoa học hành tinh (PSI), tác giả chính của nghiên cứu cho biết, một trong những ẩn số lớn từ các nhiệm vụ vệ tinh trước đó là sức mạnh từ trường trên các khu vực nhỏ. Nhóm nghiên cứu đã đặt các cảm biến từ tính đầu tiên trên bề mặt để thu được manh mối mới về cấu trúc bên trong và bầu khí quyển trên sao Hỏa. Tàu Insight đã ghi nhận từ trường mạnh gấp 10 lần so với các dự đoán của NASA trước đây. Đo từ trường sẽ giúp hiểu rõ bản chất và sức mạnh từ trường vốn có hàng tỷ năm của sao Hỏa.
Trước đây, các dự đoán về từ trường sao hỏa xuất phát từ sự hiện diện của đá trên bề mặt hành tinh, dẫn đến từ trường cục bộ và tương đối yếu. Theo dữ liệu được thu thập bởi MAVEN và các sứ mệnh khác, các nhà khoa học dự đoán rằng khoảng 4,2 tỷ năm trước, từ trường này đột nhiên biến mất. Điều này dẫn đến gió Mặt Trời lấy dần đi bầu khí quyển sao hỏa trong vài trăm triệu năm tới khiến bề mặt sao hỏa trở nên khô cằn như ngày nay. Hầu hết các tảng đá trên bề mặt sao hỏa còn quá trẻ để nhiễm từ trường từ trước nên nhóm nghiên cứu cho rằng nó phải đến từ sâu hơn dưới lòng đất.
Johnson giải thích: "Chúng tôi nghĩ rằng nó đến từ những tảng đá cũ hơn nhiều, chôn vùi ở bất cứ nơi nào từ vài trăm mét đến 10 km dưới mặt đất. Sẽ khó suy luận điều này nếu không có dữ liệu từ tính và thông tin địa chất mà Insight đã cung cấp". Bằng cách kết hợp dữ liệu Insight với các thông tin nghiên cứu từ tính của các quỹ đạo sao hỏa trong quá khứ, Johnson và các cộng sự hy vọng có thể xác định chính xác loại đá nào được từ hóa và tuổi của chúng. Những nỗ lực này sẽ được hỗ trợ bởi các sứ mệnh trong tương lai để nghiên cứu các loại đá trên sao Hỏa, chẳng hạn như xe tự hành Mars 2020 của NASA, Rosalind Franklin của ESA và sứ mệnh Huoxing-1 (HX-1) của Trung Quốc.
Mô phỏng về sự tương tác giữa gió Mặt Trời, sao hỏa (trái) và Trái Đất (phải). Ảnh: NASA
Từ kế của Insight cũng có khả năng thu thập dữ liệu về các hiện tượng tồn tại trong bầu khí quyển sao hỏa cũng như môi trường không gian xung quanh hành tinh. Giống như Trái Đất, sao hỏa tiếp xúc với gió Mặt Trời, dòng các hạt tích điện phát ra từ Mặt Trời và mang từ trường của nó vào không gian liên hành tinh IMF. Nhưng vì sao hỏa thiếu một từ quyển, nó ít được bảo vệ khỏi các sự kiện thời tiết và gió Mặt Trời cho phép tàu đổ bộ nghiên cứu tác động của cả hai trên bề mặt hành tinh, điều mà trước đây các nhà khoa học không thể làm được.
Một phát hiện thú vị khác là cách từ trường sao hỏa dao động giữa ngày và đêm, các xung ngắn sẽ xảy ra vào khoảng nửa đêm và kéo dài chỉ trong vài phút. Các nhà khoa học đưa ra giả thuyết rằng những biến đổi này là do sự tương tác giữa bức xạ Mặt Trời, IMF và các hạt trong bầu khí quyển phía trên tạo ra dòng điện và từ trường.
Trong tương lai, nhóm Insight hy vọng rằng những nỗ lực của họ để thu thập dữ liệu trên từ trường bề mặt sẽ trùng với quỹ đạo MAVEN đi qua, điều này sẽ cho phép họ so sánh và đối chiếu dữ liệu. Các từ trường thay đổi theo thời gian sẽ rất hữu ích cho các nghiên cứu về cấu trúc dẫn điện của sao Hỏa, có liên quan đến nhiệt độ bên trong của nó. Ngoài ra, điều đáng quan tâm là các phép đo vô tuyến băng tần X sẽ cho thấy mức độ "lắc lư" của sao hỏa khi nó quay trên trục sẽ giúp tiết lộ bản chất thực sự của lõi hành tinh.
