Tàu vũ trụ chộp được quầng xanh quanh sao Hỏa

Sao Hỏa có thể được gọi là hành tinh đỏ, nhưng một tàu vũ trụ châu Âu đã tìm thấy oxy đang gây ra ánh sáng xanh lục trong bầu khí quyển của hành tinh này.

Trên Trái đất, điều này xảy ra dưới dạng cực quang ở hai cực nhưng đây là lần đầu tiên loại ánh sáng này được nhìn thấy xung quanh một hành tinh khác.

Nghiên cứu về những phát hiện của tàu vũ trụ ExoMars Trace Gas Orbiter thuộc Cơ quan Vũ trụ Châu Âu được công bố hôm thứ Hai trên tạp chí Nature Astronomy.

Sự phát sáng màu xanh lục của Trái đất xảy ra khi các electron từ không gian va chạm với bầu khí quyển phía trên của chúng ta, nhưng bầu khí quyển của Trái đất và Sao Hỏa đều phát sáng vào ban ngày và ban đêm nhờ ánh sáng Mặt trời. Vào ban đêm, một quầng sáng được tạo ra khi các phân tử trong bầu khí quyển vỡ ra trở lại với nhau. Vào ban ngày, quầng phát sáng xảy ra khi ánh sáng mặt trời kích hoạt các phân tử và nguyên tử trong khí quyển, như nitơ và oxy.

Các phi hành gia trên Trạm vũ trụ quốc tế có tầm nhìn tốt nhất về ánh sáng đêm mờ nhạt của Trái đất vì góc nhìn của họ ở "cạnh trên", nghĩa là họ có thể nhìn thấy nó rõ hơn ở một góc nhất định.

Đó là bởi vì hành tinh của chúng ta có một bề mặt sáng, có thể lấn át ánh sáng mờ nhạt này. Điều tương tự cũng đúng với các hành tinh khác, đó là lý do tại sao phát hiện ánh sáng xanh này quanh Sao Hỏa rất thú vị.

Nhà thiên văn học, giáo sư Jean-Claude Gérard tại đại học Bỉ de Liège, tác giả nghiên cứu cho biết: "Một trong những phát thải sáng nhất nhìn thấy trên Trái đất bắt nguồn từ ánh sáng ban đêm. Cụ thể hơn, từ các nguyên tử oxy phát ra một bước sóng ánh sáng đặc biệt chưa từng thấy trên một hành tinh khác. Tuy nhiên, phát thải này đã được dự đoán tồn tại trên Sao Hỏa trong khoảng 40 năm - và, nhờ [Trace Gas Orbiter], chúng tôi đã tìm thấy nó."

Tàu quỹ đạo khí ExoMars Trace đã thiết lập quỹ đạo quanh Sao Hỏa vào tháng 10/2016. Một số thiết bị của quỹ đạo, được gọi chung là NOMAD (Nadir và Occultation for Mars Discovery), được trỏ xuống bề mặt sao Hỏa. Những thiết bị này bao gồm máy quang phổ tử ngoại và khả kiến, hay UVIS.

Với hy vọng tìm thấy ánh sáng xanh lục, các nhà nghiên cứu định hướng các thiết bị để có được góc nhìn "cạnh trên sao Hỏa" và quét ở các độ cao khác nhau hai lần trên mỗi quỹ đạo trong khoảng thời gian từ 24/4 đến 1/12/2019. Độ cao dao động từ 20 đến 400 km cách bề mặt của hành tinh này.

Các nhà nghiên cứu cho biết, ánh sáng xanh lục được tìm thấy trong tất cả các dữ liệu thu thập được trong thời gian này, bầu khí quyển của sao Hỏa vào ban ngày phát sáng hơn nhiều so với ban đêm làm cho ánh sáng xanh khó phát hiện hơn.

"Phát thải ánh sáng xanh mạnh nhất ở độ cao khoảng 80 km và thay đổi tùy theo khoảng cách thay đổi giữa Sao Hỏa và Mặt Trời", Ann Carine Vandaele, đồng tác giả nghiên cứu cho biết.

Quầng ánh sáng màu xanh lá cây là gì?

Khi so sánh hai hành tinh, các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng ánh sáng xanh của Sao Hỏa khác với Trái đất.

Gérard nói: "Chúng tôi đã lập mô hình phát thải này và thấy rằng nó chủ yếu được sản xuất dưới dạng carbon dioxide, hoặc CO2, [và] được chia thành các phần cấu thành: carbon monoxide và oxy". "Chúng tôi đã thấy các nguyên tử oxy thu được phát sáng trong cả ánh sáng nhìn thấy và tia cực tím."

Mặc dù điều này phù hợp với các mô hình lý thuyết cho thấy Sao Hỏa sẽ có ánh sáng này, nhưng nó mạnh hơn nhiều so với phát xạ hữu hình do Trái đất tạo ra.

"Điều này cho thấy chúng ta có nhiều điều để tìm hiểu về cách các nguyên tử oxy hoạt động, điều này cực kỳ quan trọng đối với sự hiểu biết của chúng ta về vật lý nguyên tử và lượng tử", giáo sư Gérard nói.

Quan sát bầu khí quyển hành tinh phát sáng có thể tiết lộ thành phần và năng lượng mà chúng thu được từ cả ánh sáng mặt trời và gió mặt trời, hoặc dòng các hạt tích điện di chuyển trong hệ mặt trời.

Điều này cũng rất quan trọng để hiểu về các cực quang. Bằng cách nghiên cứu ánh sáng xanh của sao Hỏa, các nhà nghiên cứu có thể hiểu cấu trúc của lớp này trong bầu khí quyển của hành tinh, hiểu rõ hơn về độ cao của nó và thậm chí quan sát mọi thay đổi trong phản ứng với mặt trời.

Và hiểu được bầu khí quyển sao Hỏa chi tiết hơn có nghĩa là các cơ quan không gian có thể chuẩn bị tốt hơn khi phóng tàu vũ trụ khám phá sao Hỏa. Nhiệm vụ tiếp nối của ESA bao gồm hạ cánh chiếc rover Rosalind Franklin trên bề mặt sao Hỏa vào năm 2022. Đây sẽ là chiếc rover hành tinh đầu tiên của châu Âu.

Minh Hương