Một trận động đất lớn được đo bởi tàu đổ bộ InSight của NASA cho thấy lớp vỏ của Hành tinh Đỏ “giống như áo giáp nặng” ở một số địa điểm, một nghiên cứu mới cho thấy.
Máy đo địa chấn của tàu đổ bộ NASA InSight, có nhiệm vụ kết thúc vào tháng 12 năm 2022, đã dành ba năm để đo sóng địa chấn trên Sao Hỏa. Công việc của nó bao gồm phát hiện trận động đất lớn nhất từng được ghi nhận vào tháng 5 năm 2022: trận động đất 4,6 độ richter.
Dù chấn động trên sao Hỏa chỉ ở mức trung bình so với Trái đất, các nhà khoa học NASA nói vào thời điểm đó rằng nó ở giới hạn trên của những gì các nhà nghiên cứu Hành tinh Đỏ dự kiến sẽ thấy. Trận động đất mạnh hơn tất cả những trận khác được đo trước đó cộng lại.
“Trận động đất này đã tạo ra sóng địa chấn mạnh di chuyển dọc theo bề mặt sao Hỏa”, tác giả chính của nghiên cứu và nhà địa chấn học Doyeon Kim của Viện Địa vật lý ETH Zurich nói trong một tuyên bố mới (mở trong tab mới)phát hành ngày 6 tháng 5. “Từ trận động đất này, trận động đất lớn nhất được ghi lại trong toàn bộ nhiệm vụ InSight, chúng tôi đã quan sát thấy sóng bề mặt bao quanh sao Hỏa tới ba lần.”
Nghiên cứu của nhóm đã được công bố vào tháng 3 trên tạp chí Lưu trữ mở ESS (mở trong tab mới) và chưa được đánh giá ngang hàng.
Có liên quan: Các nhà khoa học ca ngợi di sản khoa học của tàu đổ bộ Mars InSight của NASA
Da dầy
Việc đo tốc độ và tần số của sóng địa chấn — và những đặc tính này thay đổi như thế nào trên Hành tinh Đỏ — cho phép Kim và nhóm thu được thông tin về các cấu trúc địa chất mà họ gặp phải. Dữ liệu mới xuất hiện về các vấn đề như cấu trúc bên trong của lớp vỏ sao Hỏa, ở nhiều độ sâu khác nhau.
Trước trận động đất quái vật, InSight đã thu được các sóng địa chấn tương tự được tạo ra khi hai thiên thạch va vào sao Hỏa. Tuy nhiên, sự kiện đá không gian chỉ cung cấp thông tin chi tiết ở quy mô khu vực. Trận động đất mạnh 5 độ richter cho phép nghiên cứu sâu hơn trên Hành tinh Đỏ, phát hiện ra những tác động lớn.
Nhóm đã lấy dữ liệu do InSight cung cấp cho họ và kết hợp dữ liệu đó với thông tin từ các nhiệm vụ khác liên quan đến lực hấp dẫn và địa hình của Sao Hỏa. Các nghiên cứu thu thập được cho các nhà khoa học thấy rằng lớp vỏ của Hành tinh Đỏ có độ dày trung bình từ 26 đến 35 dặm (42 đến 56 km), nhưng độ dày nhất của nó gấp đôi: 56 dặm (90 km).
“Lớp vỏ sao Hỏa (trung bình) dày hơn nhiều so với Trái đất hoặc mặt trăng”, Kim nói, đồng thời cho biết thêm rằng các thiên thể hành tinh nhỏ hơn trong hệ mặt trời có xu hướng có lớp vỏ dày hơn các thiên thể lớn hơn.
Có liên quan: Nguồn gốc của lớp vỏ sao Hỏa có thể phức tạp một cách đáng ngạc nhiên
(mở trong tab mới)
Lớp vỏ trái đất có độ dày trung bình từ 13 đến 17 dặm (13 đến 17 km), trong khi các máy đo địa chấn của các sứ mệnh mặt trăng Apollo của những năm 1960 và 1970 đã xác định lớp vỏ mặt trăng có độ dày từ 21 đến 27 dặm (34 đến 43 km) .
Nhóm của InSight phát hiện ra rằng lớp vỏ sao Hỏa mỏng nhất tại lưu vực va chạm Isidis, một miệng hố cổ rộng khoảng 746 dặm (1200 km). Tại lưu vực, được tìm thấy dọc theo ranh giới giữa địa hình cao nguyên phía nam có nhiều miệng núi lửa của Sao Hỏa và vùng đất thấp phía bắc, lớp vỏ Sao Hỏa chỉ dày khoảng 10 km.
Tuy nhiên, ở chỗ dày nhất, lớp vỏ này sâu 56 dặm (90 km) trong vùng Tharsis rộng lớn và kéo dài gần bằng chiều rộng của Hoa Kỳ từ bên này sang bên kia: tức là có bề ngang khoảng 5.000 dặm (8.000 km). Tharsis nằm ở trung tâm của một hệ thống khe nứt xuyên tâm khổng lồ bao phủ khoảng một phần ba bề mặt của Hành tinh Đỏ. Đây cũng là nơi có đồng bằng núi lửa rộng lớn và ba trong số những ngọn núi lửa lớn nhất của sao Hỏa.
“Chúng tôi may mắn quan sát được trận động đất này. Trên Trái đất, chúng tôi sẽ gặp khó khăn trong việc xác định độ dày của vỏ Trái đất nếu sử dụng cùng cường độ trận động đất xảy ra trên Sao Hỏa”, Kim giải thích. “Mặc dù sao Hỏa nhỏ hơn Trái đất nhưng nó vận chuyển năng lượng địa chấn hiệu quả hơn.”
Có liên quan: Sao Hỏa có thể vẫn đang hoạt động núi lửa, nghiên cứu tìm thấy
(mở trong tab mới)
‘Sự phân đôi sao Hỏa’
Kết quả của nhóm nghiên cứu cũng xác nhận sự tương phản giữa bán cầu bắc và nam của sao Hỏa. Phía bắc của hành tinh bao gồm các vùng đất thấp bằng phẳng, trong khi phía nam là nơi có các cao nguyên cao.
Cái gọi là “sự phân đôi sao Hỏa” giữa bắc và nam đã được các nhà thiên văn học và nhà khoa học hành tinh quan sát ít nhất kể từ sứ mệnh quỹ đạo tiên phong của Mariner 9 vào năm 1971-72, một nghiên cứu đánh giá ngang hàng xuất bản năm 2007 cho thấy (mở trong tab mới).
Kim cho biết những giả thuyết ban đầu về sự khác biệt này liên quan đến thành phần của đá. “Một tảng đá sẽ dày đặc hơn tảng đá kia.”
Tuy nhiên, những phát hiện mới này xác nhận rằng thành phần không chịu trách nhiệm. Trong khi thành phần đá giống nhau ở cả hai bán cầu, độ dày của lớp vỏ lại khác nhau, và điều này giải thích cho sự phân đôi của sao Hỏa.
Dựa trên các quan sát địa chấn InSight và dữ liệu trọng lực, các nhà nghiên cứu cho biết họ đã chứng minh rằng mật độ của lớp vỏ ở vùng đất thấp phía bắc và vùng cao nguyên phía nam là tương tự nhau.
Phát hiện mật độ tương ứng với các quan sát địa chấn của InSight về các vụ va chạm thiên thạch nói trên, điều này cho thấy lớp vỏ ở phía bắc và phía nam được làm từ cùng một loại vật liệu. (Làm thế nào sóng địa chấn lan truyền qua lớp vỏ đá cho phép các nhà nghiên cứu suy ra thành phần.)
Việc nhóm nghiên cứu phát hiện ra lớp vỏ dày của sao Hỏa ở một số nơi cũng làm sáng tỏ cách hành tinh tạo ra nhiệt và cách điều này đã phát triển trong lịch sử của Hành tinh Đỏ. Nguồn nhiệt chính từ bên trong sao Hỏa đến từ sự phân rã phóng xạ của các nguyên tố như thorium, uranium và kali.
Nhóm nghiên cứu đưa ra giả thuyết rằng 50% đến 70% các nguyên tố sinh nhiệt này nằm trong lớp vỏ sao Hỏa. Do đó, sự khác biệt về độ dày của lớp vỏ này trên Sao Hỏa có thể giải thích tại sao có những vùng cục bộ trên hành tinh mà quá trình tan chảy vẫn có thể diễn ra cho đến ngày nay, vì những điểm nóng này cũng sẽ chứa nhiều vật liệu phóng xạ sinh nhiệt hơn.
“Phát hiện này rất thú vị và cho phép chấm dứt cuộc thảo luận khoa học lâu nay về nguồn gốc và cấu trúc của lớp vỏ sao Hỏa,” Kim nói.
Nguồn: Space
Xem thêm nội dung mới và bổ ích tại:
– Kiến thức gia đình
– Tri thức đời sống
– Cẩm nang sức khỏe
– Kênh youtube Kiến thức gia đình