Khi nhìn vào sao Hỏa, chúng ta thấy rằng nó có màu đỏ, ngay cả tên gọi sao Hỏa cũng là do sắc màu đặc biệt trên bề mặt của hành tinh này tạo nên. Nhưng sắc đỏ ấy đến từ đâu? Nguyên nhân gì mà ta lại thấy sao Hỏa có màu đỏ? Lời giải cho câu hỏi trên ví sao sao Hỏa lại có màu đỏ sẽ được giải đáp dưới đây.

Sao Hỏa không tự nhiên mà nhận được cái tên này. Người ta gọi nó là sao Hỏa, là bởi bề mặt hành tinh này có một màu đỏ rực.

Nguyên nhân sao Hỏa có màu đỏ?

Bầu trời sao Hoả màu đỏ

Bầu trời sao Hoả màu đỏ

Trong phản ứng hóa học ta thấy khi kim loại gặp oxy trong không khí hoặc nước, oxit kim loại sẽ được hình thành. Một ví dụ tiêu biểu cho phản ứng hóa học này là quá trình gỉ - bề mặt kim loại có một lớp đỏ gồ ghề gây cản trở quá trình hoạt động của máy móc.

Đây cũng chính là nguyên nhân tạo ra màu đỏ cho, sao Hỏa do bề mặt của hành tinh này được bao phủ bởi tầng phong hóa, gồm có sắt oxit có màu giống như lớp gỉ sắt mà chúng ta thường thấy trên Trái đất. Khi nhìn vào bầu khi quyển sao Hỏa ta thấy bầu trời của sao Hỏa có màu đỏ và sáng.

Những cơn bão mang lớp bụi đỏ này bay vào khí quyển khiến cho bằng mắt thường ta có thể thấy hành tinh này có màu đỏ rực. Tuy nhiên câu hỏi đặt ra là sắt và oxy trên sao Hỏa đến từ đâu?

Sự ra đời của sắt và oxy trên sao Hỏa

Một hành tinh được tạo thành bởi năng lượng nhiệt từ phản ứng tổng hợp hạt nhân của nguyên tử hydro trong lõi của nó. Trải qua một loạt các quá trình tổng hợp, sắt được sinh ra ở bước cuối cùng và trở thành một phần của hành tinh đó. 

Năng lượng liên tục được tạo thành trong ngôi sao để chống lại lực hấp dẫn. Khi không có đủ năng lượng, ngôi sao sẽ chết đi và nổ tung, để lại vật chất của nó ở khắp nơi trên vũ trụ.

Hệ mặt trời của chúng ta được tạo thành chính từ tàn tích của một ngôi sao đã chết. Các phần tử sắt trong không gian kết hợp với nhau tạo thành lõi của 4 hành tinh đất đá - gồm sao Thủy, sao Kim, sao Hỏa và Trái đất. Đây đều là những hành tinh có trọng lượng riêng cao và chứa nhiều sắt cũng như kim loại nặng.

Trong khi Trái đất của chúng ta đủ lớn để nén sắt vào trong lõi, thì sao Hỏa lại không thể làm điều này. Sắt ở đây tồn tại không chỉ tại lõi mà còn ở những tầng trên của hành tinh này.

Khác với sắt, nguồn gốc của oxy trên sao Hỏa vẫn là một vấn đề gây tranh cãi. Có người cho rằng khí hậu khắc nghiệt ở đây tạo ra những trận mưa giông dữ dội. Các phân tử oxy được giải phóng từ những cơn mưa này sau đó tác động vào bề mặt sắt tạo nên oxit sắt có màu đỏ.

Một giả thuyết khác cho rằng oxy trên sao Hỏa được tạo ra do tác động lâu dài của ánh sáng mặt trời trong hàng tỉ năm đã phá vỡ những phân tử có chứa oxy, ví dụ như carbon dioxide.

Điều thú vị là theo các nhà khoa học, trước khi oxy được hình thành, sao Hỏa không hề có màu đỏ mà có khả năng mang một màu gần giống với xanh than, do tác động của lượng sắt cao. 

Những nguyên nhân khác khiến sao Hỏa có màu đỏ?

Những nguyên nhân khác khiến sao Hỏa có màu đỏ?

Những nguyên nhân khác khiến sao Hỏa có màu đỏ?

Quan sát bầu trời sao Hoả ta thấy có màu đỏ sáng. Ta thấy khi nhìn vào bầu khí quyển sao Hỏa ta thấy các thuộc tính quang học của ánh sáng mặt trời đi qua bầu khí quyển cho chúng ta biết về thành phần, độ phản chiếu, mật độ, và nhiều hơn nữa. Nếu bầu khí quyển của chúng ta mỏng đi và dày đặc hơn, thì bầu trời sẽ ít xanh hơn, hoàng hôn sẽ ít đỏ hơn, và bầu trời sẽ không sáng.

Khi nhìn vào sao Hỏa, chúng ta thấy rằng nó chỉ có 0,7% mật độ không khí của Trái đất, cho chúng ta biết rằng ngay cả với sự giảm trọng lượng của sao Hỏa, khối lượng của bầu khí quyển của nó rất mỏng và thưa thớt so với thế giới của chúng ta. Vậy tại sao khi tàu tự hành thăm dò sao Hoả chụp hình, bầu trời sao Hỏa lại có vẻ khá sáng? Đó là câu hỏi của Vitaly Nasennik đã đặt ra cho tác giả, nhà vật lý thiên văn Ethan Siegel.

Theo quan sát thì không nghi ngờ gì về điều đó. Bầu trời của sao Hỏa có màu đỏ và sáng, ngược với những gì bạn mong đợi một cách ngây thơ, ví dụ, một phiên bản tương đương mỏng hơn, thưa thớt của không khí của Trái Đất. Đây là chủ đề của một số tuyên bố có chủ ý về âm mưu ở đó, như những gì chúng ta đã thực sự nhìn thấy từ bề mặt Sao Hỏa khác biệt rất nhiều so với những gì chúng ta mong đợi trước khi chúng ta đến đó. Điều gì có thể là nguyên nhân của việc này?

Các đặc điểm mà chúng ta thấy trên sao Hỏa là do lịch sử địa chất của nó, nhưng màu sắc của khí quyển của nó phụ thuộc rất nhiều vào cách thức, khi nào, và nơi bạn nhìn vào nó. Nó có thể thay đổi từ vàng / nâu sang đỏ sang xanh, tùy thuộc vào nhiều yếu tố. 

Ảnh: NASA/JPL/Cornell/USGS.

Ảnh: NASA/JPL/Cornell/USGS.

Trước khi tâm trí bạn đi đến và kết luận rằng một số người sẽ ngay lập tức xem xét - tức là tất cả các bức ảnh do NASA đã công bố đều là những bức ảnh được điều chỉnh màu sắc từ Trái Đất - hãy để tôi cho bạn thấy một bức tranh về Trái đất chưa được tô màu, sửa đổi dưới bất kỳ hình thức nào.

Hình ảnh này có gợi nhớ cho bạn những bức ảnh bạn đã nhìn thấy trên Sao Hỏa không? Tùy thuộc vào hình ảnh của sao Hỏa mà bạn đang nghĩ đến, câu trả lời có thể là có, nhưng bạn cũng có thể nghĩ rằng bầu trời nên đỏ hơn chứ không phải màu vàng hơn. Nói cách khác, có lẽ bạn thích một bức ảnh như này hơn.

Không có bất kỳ bức ảnh nào trong số này được chụp bất cứ nơi nào gần lúc hoàng hôn, nhưng chúng được chụp dưới những điều kiện cụ thể nào đó trên Trái Đất. Cụ thể, chúng được chụp khi có một lượng lớn các hạt trong khí quyển. Nếu bạn đã từng ở một nơi có nhiều sương khói, ô nhiễm không khí, hoặc cháy rừng gần đó, bạn có thể đã trải qua những điều kiện tương tự với bão cát sa mạc hoặc giống bầu khí quyển sao Hỏa.

Bây giờ, nếu bạn quan sát sao Hoả từ nhiều xe tự hành (rover) và các vị trí khác nhau, bạn sẽ nhận thấy rằng nó có vẻ có nhiều màu sắc khác nhau.

Điều gì gây ra sự không thống nhất này?

Vì sao sao Hỏa lại có màu đỏ?

Vì sao sao Hỏa lại có màu đỏ?

Có một số yếu tố đang diễn ra ở đây. Đúng là những chiếc camera trên những chiếc xe rover - chúng có thể thay đổi chút ít từ rover này sang rover khác. Nhưng đó không phải là yếu tố chính trong các màu sắc khác nhau mà bạn sẽ thấy; có những giải thích vật lý đằng sau những cảnh quan và bầu trời đa dạng này. Chúng bao gồm:

  • Lượng và mật độ bụi trong khí quyển sao Hỏa vào thời điểm đó
  • Kích thước vật lý của các hạt bụi có mặt, mà sẽ là đa dạng  ở cả vị trí và thời gian.
  • Vị trí của mặt trời trên bầu trời so với bức ảnh đã được chụp.

Các biến thể mà những gì chúng ta thấy khi chúng ta nhìn sao Hỏa có thể cho thấy một số tính chất khá huyền sảo, nhưng cực kỳ quan trọng của các đặc tính về thế giới này và bầu khí quyển của nó.

Sao Hoả chụp bởi kính thiên văn Hubble, đặc biệt xung quanh các khu vực có mây và băng, có thể cho thấy màu xanh của phần này trên sao Hoả, đó chính là do kích thước của các hạt băng trong bầu khí quyển của sao Hỏa.

Sao Hoả chụp bởi kính thiên văn Hubble, đặc biệt xung quanh các khu vực có mây và băng, có thể cho thấy màu xanh của phần này trên sao Hoả, đó chính là do kích thước của các hạt băng trong bầu khí quyển của sao Hỏa.

Ví dụ, tại sao đôi khi bầu trời sao Hỏa lại có màu xanh? Hình ảnh ở trên, được chụp từ xa bằng kính thiên văn vũ trụ Hubble, phù hợp với lần đầu tiên được nhìn thấy từ bề mặt bởi sao Hỏa Pathfinder, và cho thấy một bầu trời có thể được bao phủ trong những đám mây nước-băng, nơi các hạt rất nhỏ chịu trách nhiệm cho những đám mây này.

Chúng có lẽ là một phần mười kích thước của bụi điển hình trên sao Hỏa, hoặc chỉ bằng một phần nghìn độ dày của một sợi tóc người. Các hạt này, bởi vì chúng nhỏ hơn bước sóng của ánh sáng nhìn thấy, xuất hiện trong phần màu xanh của quang phổ, nhưng thực tế không nhìn thấy được trong ánh sáng đỏ. Điều này cũng cho chúng ta một bài học khoa học quan trọng: các hạt băng trong các đám mây của sao Hỏa rất nhỏ.

Trên Trái Đất, trong lúc bình minh hoặc hoàng hôn, bầu trời ở cách xa Mặt trời miễn là không có các hạt bụi thì nó nhìn vẫn có màu xanh, trong khi bản thân mặt trời và vùng lân cận lân cận của nó nhìn đỏ hơn. Vậy điều gì xảy ra trên sao Hỏa?

Bầu trời của Sao Hỏa gần Mặt Trời xuất hiện màu xanh, trong khi bầu trời xa Mặt Trời xuất hiện màu đỏ. Đĩa của Mặt trời xuất hiện chủ yếu là màu trắng, với một chút ánh xanh nhạt. Điều này không liên quan gì đến các đám mây hoặc băng, nhưng do bụi của sao Hỏa lan rộng khắp bầu khí quyển của hành tinh này. Bụi trong bầu khí quyển, như bụi trong một cơn bão cát ở trên Trái đất, hấp thụ ánh sáng xanh, làm cho bầu trời sao Hoả chủ yếu có màu đỏ.

Tuy nhiên, bụi phân tán một số ánh sáng màu xanh lá cây vào vùng xung quanh mặt trời, do phụ thuộc vào kích cỡ các hạt bụi. Trên thực tế, nếu bạn nhìn Mặt Trời lặn trên sao Hỏa, vì tàu thăm dò Curiosity rover đã chụp ảnh như vậy vào năm 2015, bạn có thể thấy hiệu ứng hình ảnh đáng kinh ngạc của màu xanh lam của Mặt Trời. 

Mặt Trời lặn trên miệng núi lửa Gale của sao Hoả. Ảnh: NASA.

Mặt Trời lặn trên miệng núi lửa Gale của sao Hoả. Ảnh: NASA.

Tóm lại sao Hoả có bầu trời màu đỏ do những nguyên nhân:

  • Những đám mây sao Hoả được tạo thành từ những hạt băng rất nhỏ.
  • Sao Hoả thì có nhiều bụi hơn Trái Đất.
  • Bụi ở sao Hoả có màu đỏ,
  • Chúng hấp thụ nhiều ánh sáng xanh,
  • Màu đỏ cơ bản bị phản xạ lại theo đường quan sát của Mặt Trời,
  • khiến cho bầu trời có màu đỏ, còn bầu trời gần Mặt Trời có màu xanh, những đám mây có màu xanh.