Phát hiện này bắt nguồn từ nhiều phương pháp mô hình hóa khác nhau, nêu bật những thách thức trong việc tìm hiểu quá khứ thủy văn của Sao Hỏa và có ý nghĩa đối với việc thăm dò và tìm kiếm tài nguyên nước trong tương lai.
Mức độ nạp lại nước ngầm tương đối thấp
Sao Hỏa từng là một thế giới ẩm ướt. Hồ sơ địa chất của hành tinh này cho thấy bằng chứng về nước chảy trên bề mặt – từ đồng bằng sông đến các thung lũng bị hình thành bởi lũ quét lớn.
Nhưng một nghiên cứu mới đây cho thấy, mặc dù lượng mưa rơi trên bề mặt sao Hỏa cổ đại có bao nhiêu đi chăng nữa thì rất ít trong số đó thấm vào tầng chứa nước ở vùng cao nguyên phía nam hành tinh.
Sao Hỏa được chụp vào tháng 8 năm 2021. Nguồn: Kevin M. Gill
Một sinh viên tốt nghiệp tại Đại học Texas ở Austin đã thực hiện nghiên cứu về vấn đề này bằng cách lập mô hình động lực nạp nước ngầm cho tầng ngậm nước bằng nhiều phương pháp khác nhau, từ mô hình máy tính đến các phép tính đơn giản.
Bất kể mức độ phức tạp đến đâu, các kết quả đều đưa ra cùng một câu trả lời: Trung bình lượng nước ngầm được nạp lại là 0,03 mm mỗi năm. Điều đó có nghĩa là bất cứ nơi nào có mưa rơi trong mô hình, chỉ có trung bình 0,03 mm mỗi năm có thể đi vào tầng ngậm nước.
Để so sánh, tốc độ bổ sung nước ngầm hàng năm cho các tầng chứa nước ở Cao nguyên Trinity và Edwards-Trinity cung cấp nước cho San Antonio thường dao động từ 2,5 đến 50 milimét mỗi năm, hoặc gấp khoảng 80 đến 1.600 lần tốc độ nạp lại tầng chứa nước trên sao Hỏa được các nhà nghiên cứu tính toán.
Tác giả chính Eric Hiatt, một nghiên cứu sinh tiến sĩ tại Trường Khoa học Địa chất Jackson, cho biết, có nhiều lý do tiềm ẩn dẫn đến tốc độ dòng nước ngầm thấp như vậy. Khi trời mưa, nước có thể đã cuốn trôi hầu hết cảnh quan sao Hỏa dưới dạng dòng chảy. Hoặc có thể trời không mưa nhiều lắm.
Ý nghĩa trong nghiên cứu
Những phát hiện này có thể giúp các nhà khoa học nghiên cứu và phân tích khả năng tạo ra lượng mưa trên sao Hỏa thời kỳ đầu. Đồng thời, đề xuất một chế độ nước rất khác trên Hành tinh Đỏ so với những gì tồn tại trên Trái đất ngày nay.
Hiatt cho biết: Thực tế là nước ngầm có thể cho thấy tầm quan trọng của dòng chảy, hoặc chỉ ra trời không mưa nhiều trên sao Hỏa. Về cơ bản, thực tế trên Hành tinh Đỏ khác với cách mọi người vẫn hay nghĩ về sự tồn tại của nước trên Trái đất.”
Tác giả chính Eric Hiatt, nghiên cứu sinh tiến sĩ tại Trường Khoa học Địa chất UT Austin Jackson, với một quả địa cầu về Sao Hỏa. Nguồn: Đại học Texas tại Austin/Trường Khoa học Địa chất Jackson
Kết quả nghiên cứu này được công bố trên Tạp chí Icarus . Đồng tác giả của bài báo là Mohammad Afzal Shadab, nghiên cứu sinh tiến sĩ tại Trường Jackson và các giảng viên Sean Gulick, Timothy Goudge và Marc Hesse.
Các mô hình được sử dụng trong nghiên cứu hoạt động bằng cách mô phỏng dòng nước ngầm trong môi trường “trạng thái ổn định”, nơi dòng nước chảy vào và chảy ra vào tầng ngậm nước được cân bằng. Sau đó, các nhà khoa học thay đổi các thông số ảnh hưởng đến dòng chảy – chẳng hạn như nơi mưa rơi hoặc độ xốp trung bình của đá – và quan sát những biến số khác sẽ phải thay đổi để duy trì trạng thái ổn định và mức độ hợp lý của các điện tích đó.
Trong khi các nhà nghiên cứu khác đã mô phỏng dòng nước ngầm trên Sao Hỏa bằng các kỹ thuật tương tự, mô hình này là mô hình đầu tiên kết hợp ảnh hưởng của các đại dương tồn tại trên bề mặt Sao Hỏa hơn ba tỷ năm trước ở các lưu vực Hellas, Argyre và Borealis.
Nghiên cứu cũng kết hợp dữ liệu địa hình hiện đại được thu thập bởi các vệ tinh. Hiatt cho biết, cảnh quan hiện đại vẫn bảo tồn một trong những đặc điểm địa hình lâu đời nhất và có ảnh hưởng nhất trên hành tinh – một sự khác biệt cực lớn về độ cao giữa bán cầu bắc – vùng đất thấp – và bán cầu nam – vùng cao – được gọi là “sự phân đôi lớn”. Sự phân đôi này bảo tồn các dấu hiệu của quá trình nước ngầm dâng lên trong quá khứ, trong đó nước ngầm dâng lên từ tầng ngậm nước lên bề mặt. Các nhà nghiên cứu đã sử dụng các dấu hiệu địa chất của các sự kiện nước dâng lên trong quá khứ để đánh giá các kết quả đầu ra mô hình khác nhau.
Trên các mô hình khác nhau, các nhà nghiên cứu nhận thấy tốc độ nạp lại nước ngầm trung bình là 0,03 mm mỗi năm phù hợp nhất với những gì đã biết về hồ sơ địa chất.
Nghiên cứu không chỉ nhằm tìm hiểu quá khứ của Hành tinh Đỏ. Nó cũng có ý nghĩa đối với việc khám phá sao Hỏa trong tương lai. Hiatt cho biết, việc hiểu rõ dòng chảy nước ngầm có thể giúp xác định nơi tìm thấy nước hiện nay. Cho dù bạn đang tìm kiếm dấu hiệu của sự sống cổ xưa, cố gắng hỗ trợ các nhà thám hiểm của con người hay chế tạo nhiên liệu tên lửa để trở về Trái đất, điều cần thiết là phải biết nước có nhiều khả năng sẽ ở đâu.
Nghiên cứu được tài trợ bởi NASA , Viện Địa vật lý Đại học Texas và Trung tâm Môi trường sống Hành tinh UT.
Khiêm Anh
