Nếu đứng trên bề mặt hành tinh đỏ vào một ngày mùa đông, con người sẽ bước vào một thế giới lạnh, khô và rất khác Trái Đất. Nhiệt độ trung bình trên sao Hỏa khoảng -63 độ C, còn tại các vùng cực trong mùa đông có thể xuống khoảng -125 độ C. Nhưng điều đáng chú ý hơn cả không nằm ở cái lạnh, mà ở cách cái lạnh làm thay đổi chính bầu khí quyển hành tinh.

Sao Hỏa có 4 mùa bởi trục quay nghiêng khoảng 25,2 độ, gần tương đương Trái đất. Tuy nhiên, một năm trên hành tinh này dài khoảng 687 ngày Trái đất, khiến mỗi mùa kéo dài lâu hơn. Quỹ đạo sao Hỏa cũng có độ lệch tâm lớn, vì vậy các mùa không có độ dài và mức độ khắc nghiệt giống nhau.

leftcenterrightdel

Băng nước trên sao Hỏa chia mặt đất thành nhiều hình đa giác đẹp mắt. Ảnh: NASA 

Theo NASA, vào mùa đông, nhiệt độ ở các vùng cực giảm đủ thấp để CO2, thành phần chủ yếu của khí quyển sao Hỏa, ngưng tụ trực tiếp thành băng. Lớp băng CO2 theo mùa mở rộng cùng mùa đông và bắt đầu thăng hoa, tức chuyển thẳng từ thể rắn sang thể khí, khi mùa xuân đến. Các quan sát của tàu Mars Global Surveyor cho thấy chu kỳ này có quy mô rất lớn. NASA ước tính lượng CO2 tương đương khoảng 1/3 khí quyển sao Hỏa có thể tạm thời đóng băng tại các vùng cực trong mùa đông.

Mùa đông sao Hỏa còn có tuyết, nhưng không phải loại tuyết quen thuộc trên Trái đất. Năm 2012, dữ liệu từ thiết bị Mars Climate Sounder trên tàu Mars Reconnaissance Orbiter cho phép các nhà khoa học phát hiện những đám mây carbon dioxide ở vùng cực. Nghiên cứu cho thấy các hạt CO2 có thể hình thành trong mây và rơi xuống dưới dạng tuyết. Không giống tuyết nước trên Trái đất, các hạt CO2 có thể hình thành cấu trúc tinh thể khác biệt.

Khi mùa xuân đến, Mặt trời trở lại các vùng cực sau thời gian dài chiếu sáng yếu hoặc vắng bóng. Băng CO2 bắt đầu bốc hơi vào khí quyển. Quá trình này đôi khi tạo ra những luồng khí thoát mạnh từ bên dưới lớp băng, cuốn theo bụi và vật chất bề mặt. Camera HiRISE trên tàu Mars Reconnaissance Orbiter đã ghi nhận những cấu trúc kỳ lạ ở vùng cực Nam, thường được gọi là “nhện sao Hỏa”. Đây không phải sinh vật, mà là những mạng lưới địa hình hình thành do khí CO2 thoát ra và tác động lên bề mặt trong quá trình băng tan bốc hơi trong khí quyển. Những dấu vết ấy cho thấy mùa đông không phải thời kỳ bất động. Ngược lại, nó kích hoạt nhiều quá trình vật lý làm biến đổi bề mặt và khí quyển sao Hỏa.

Điều khiến các nhà khoa học đặc biệt quan tâm đến mùa đông trên sao Hỏa là những biến đổi theo mùa có thể giúp giải thích lịch sử khí hậu của hành tinh.

Từ các phép đo của tàu Mars Global Surveyor đến những quan sát của tàu Mars Reconnaissance Orbiter, con người ngày càng hiểu rõ hơn chu trình của CO2, nước, bụi và băng trên sao Hỏa. Các dữ liệu này cũng góp phần trả lời câu hỏi lớn hơn: Vì sao một hành tinh từng có nhiều dấu hiệu cho thấy nước lỏng tồn tại trên bề mặt lại trở thành thế giới lạnh và khô như hiện nay? Trên bề mặt sao Hỏa tưởng như tĩnh lặng ấy, mùa đông vẫn âm thầm vận hành một chu trình khổng lồ. Khí quyển đóng băng rồi bốc hơi trở lại khí quyển, bề mặt biến đổi rồi lại được phủ lên bởi những dấu vết mới. Và từ những biến động rất nhỏ ấy, con người đang từng bước đọc được lịch sử của một hành tinh cách Trái đất hàng chục triệu ki-lô-mét.

HÀN BĂNG