Phát hiện bất ngờ về hiện tượng sấm chớp trên sao Hỏa

Dù không mạnh mẽ như sét đánh trên Trái Đất, những "tia chớp mini" này có thể đóng vai trò quan trọng trong các phản ứng hóa học khí quyển và ảnh hưởng đến thiết bị điện tử trong các chuyến thám hiểm tương lai.

Khám phá đột phá từ âm thanh sao Hỏa

Trong một công bố khoa học đăng trên tạp chí Nature, nhóm nghiên cứu do Baptiste Chide từ Viện Nghiên cứu Vật lý Thiên văn và Khoa học Hành tinh ở Toulouse, Pháp dẫn đầu đã báo cáo phát hiện bằng chứng về hiện tượng sét đánh trên sao Hỏa. Điều đặc biệt là phát hiện này không đến từ hình ảnh hay dữ liệu quang học, mà từ âm thanh được ghi lại bởi microphone trên tàu Perseverance.

Hình mô phỏng sét trên sao Hỏa

Hiện tượng điện trên sao Hỏa khác xa với những tia chớp dữ dội kéo dài hàng nghìn feet từ mây xuống mặt đất như trên Trái Đất. Thay vào đó, nó giống như cú sốc điện nhẹ mà bạn cảm thấy khi chạm vào tay nắm cửa kim loại sau khi chân đi trên thảm vào một buổi sáng mùa đông lạnh giá. Tiến sĩ Chide mô tả đây là "sấm chớp mini trên sao Hỏa", với quy mô phóng điện chỉ ở cấp độ centimet.

Phát hiện này được thực hiện một cách tình cờ nhưng cũng đầy ấn tượng. Ba năm trước, khi phân tích lần đầu đoạn ghi âm từ sao Hỏa, các nhà khoa học đã bối rối trước một âm thanh lạ xuất hiện trong quá trình một cơn lốc bụi, hay còn gọi là "quỷ bụi", đi qua tàu Perseverance. Đoạn ghi âm thu được tiếng gầm tần số thấp của gió, tiếng lách cách của các hạt bụi va vào tàu và một âm thanh to hơn, khác biệt.

Ban đầu, nhóm nghiên cứu cho rằng đó có thể là tiếng của một hạt bụi lớn hơn. Nhưng sau khi tham dự một hội nghị về điện khí quyển, Tiến sĩ Chide nhận ra âm thanh đó có thể giống như tiếng "zap" mà bạn nghe thấy khi rút phích cắm thiết bị điện mà không tắt nguồn trước. Khi phân tích kỹ hơn hình dạng của sóng âm, các nhà khoa học phát hiện đó chính là sóng xung kích từ phóng điện.

Điều thú vị là âm thanh có hai phần riêng biệt, cách nhau vài phần nghìn giây. Phần đầu tiên là bức xạ sóng radio từ phóng điện, với microphone hoạt động như một ăng-ten thu tín hiệu. Phần thứ hai là tiếng "nổ" của tiếng sấm mini. Khoảng cách ngắn giữa hai phần âm thanh này giống như độ trễ giữa việc nhìn thấy tia chớp và nghe thấy tiếng sấm trên Trái Đất, do âm thanh di chuyển chậm hơn ánh sáng.

Qua tính toán, các nhà khoa học xác định tia chớp mini xảy ra cách Perseverance khoảng 1,8 mét và họ còn phát hiện những tiếng "zap" nhỏ hơn, yên lặng hơn xảy ra ngay sát microphone, chỉ vài centimet.

Ý nghĩa khoa học và tranh cãi trước đây

Phát hiện về hiện tượng sét trên sao Hỏa không phải là mới, nhưng bằng chứng trực tiếp như lần này thì chưa từng có. Sao Hỏa là một hành tinh lạnh và khô, khiến các nhà khoa học từ lâu đã tin rằng điện tích có thể tích tụ trong không khí, đặc biệt trong các cơn bão bụi khi các hạt cọ xát vào nhau và sau đó phóng điện.

Sét đánh đã được quan sát thấy trên các hành tinh khác trong hệ mặt trời như sao Mộc và sao Thổ. Thế nhưng với sao Hỏa, các tìm kiếm trước đây chỉ mang lại dữ liệu mơ hồ và mâu thuẫn.

Hình mô phỏng tàu Perseverance thu thập tín hiệu sét

Năm 2009, một nhóm nghiên cứu do hai giáo sư từ Đại học Michigan là Christopher Ruf và Nilton Renno dẫn đầu đã báo cáo phát hiện bức xạ vi sóng từ sao Hỏa không được tạo ra bởi nhiệt độ của hành tinh. Bức xạ đó tương ứng với một cơn bão bụi dữ dội, gợi ý nguyên nhân là sét khô.

Tuy nhiên, những phép đo này được thực hiện bằng kính thiên văn vô tuyến trên Trái Đất và các quan sát từ tàu quỹ đạo sao Hỏa của châu Âu không xác nhận được phát hiện. Tiến sĩ Chide thừa nhận: "Chúng tôi không có xác nhận thực sự rõ ràng về phát hiện này. Nó thực sự gây tranh cãi".

Mặc dù vậy, Tiến sĩ Ruf và Tiến sĩ Renno vẫn khẳng định họ đã thực sự phát hiện phóng điện trên sao Hỏa và họ coi kết quả mới như một sự xác nhận muộn màng cho công trình của mình.

Giles Harrison - giáo sư vật lý khí quyển tại Đại học Reading ở Anh, người không tham gia nghiên cứu này - đánh giá phát hiện mới là "khá thú vị, khá quan trọng và tôi nghĩ đây là bằng chứng quan sát trực tiếp nhất về hoạt động điện trong khí quyển sao Hỏa mà chúng ta từng có. Tôi nghĩ nó khá thuyết phục".

Tác động đến tương lai thám hiểm sao Hỏa

Mặc dù những tia chớp mini trên sao Hỏa không đủ mạnh để gây nguy hiểm điện giật cho các phi hành gia tương lai - Tiến sĩ Chide khẳng định: "Tất nhiên, nó sẽ không giết bạn" - nhưng hiện tượng này vẫn có những tác động đáng kể cần được lưu ý. Theo thời gian, các phóng điện - về bản chất là các mạch ngắn nhảy qua các phân tử khí - có thể làm gián đoạn hoặc gây hư hại cho các thiết bị điện tử, bao gồm cả bộ đồ không gian.

Hiểu biết mới này có thể giúp các kỹ sư thiết kế tàu vũ trụ và thiết bị hướng đến sao Hỏa một cách an toàn hơn. Việc tích tụ điện tích trong môi trường khô và lạnh của sao Hỏa, đặc biệt trong các cơn bão bụi, có thể tạo ra những tình huống không lường trước được đối với các hệ thống điện tử nhạy cảm. Các nhà thiết kế cần tính đến yếu tố này khi phát triển công nghệ cho các nhiệm vụ thám hiểm có người lái trong tương lai.

Đồ họa về thiết bị trên tàu Perseverance thu thập tín hiệu sét

Ngoài ra, những tia chớp mini này có thể đóng vai trò quan trọng trong các phản ứng hóa học trong khí quyển sao Hỏa. Dù không dữ dội như trên Trái Đất, năng lượng từ phóng điện có thể khởi xướng hoặc thúc đẩy các quá trình hóa học, ảnh hưởng đến thành phần khí quyển và có thể cả các điều kiện bề mặt của hành tinh. Điều này mở ra hướng nghiên cứu mới về sự tiến hóa khí quyển và tiềm năng sinh học trên Hành tinh Đỏ.

Phát hiện về sét trên sao Hỏa một lần nữa cho thấy tầm quan trọng của việc đưa các công cụ đo lường đa dạng lên tàu thám hiểm. Microphone trên Perseverance, vốn có thể được coi là thiết bị phụ, đã mang lại một phát hiện khoa học quan trọng mà các công cụ quang học hoặc hình ảnh không thể nào thực hiện được. Đây là minh chứng cho việc khoa học đôi khi đến từ những nguồn bất ngờ nhất.

Bùi Tú