Nhà khoa học Việt tìm dấu vết nước trên Sao Hỏa

Nghiên cứu của Trung, 27 tuổi, ngành Hóa học Địa chất - Sinh học, Đại học Umeå (Thụy Điển) vừa giành giải LPI Career Development của Viện Khoa học Mặt trăng và Hành tinh tại Mỹ. Giải thưởng được trao thường niên dành cho các nhà nghiên cứu trẻ xuất sắc trên toàn thế giới trong lĩnh vực khoa học đa ngành liên quan đến các định hướng nghiên cứu của Cơ quan Hàng không Vũ trụ Mỹ (NASA).

Nghiên cứu của Trung ứng dụng các phương pháp phổ dao động và nhiễu xạ tia X để phân tích khoáng chất như đất sét và muối ở điều kiện cực đoan như cực lạnh hoặc cực khô hạn, nhằm tìm kiếm dấu vết của nước trên Sao Hỏa. Hành tinh này được coi như sa mạc băng giá rộng lớn với hàm lượng muối cao, nơi nước ở dạng lỏng không tồn tại trên bề mặt do nhiệt độ và áp suất rất thấp ở mức trung bình lần lượt -51 °C và 6 mbar. Áp suất này loãng hơn khoảng 100 lần so với áp suất khí quyển trên Trái Đất.

Trung cho biết băng và hơi nước đã được tìm thấy trên Sao Hỏa. Dưới bề mặt của Sao Hỏa có thể có những điều kiện thích hợp hơn để nước tồn tại ở dạng lỏng trong đất sét và muối. Thông qua dữ liệu từ vệ tinh và robot thám hiểm tự hành, nhiều loại khoáng chất đã được tìm thấy trên Sao Hỏa, bao gồm đất sét và muối khoáng.

Theo Trung, một số loại muối như muối ăn (NaCl) có thể hấp thụ hơi nước hoặc làm tan băng ở nhiệt độ dưới 0℃ tùy vào điều kiện độ ẩm và nhiệt độ trong không khí để hình thành "màng nước mỏng" hoặc "nước muối tạm thời". Do đất sét có cũng khả năng hấp thụ và tích trữ nước tốt, những nguồn "nước muối tạm thời" này có thể được tích lũy trong đất sét, làm tăng sự linh động của các ion và thúc đẩy nhiều phản ứng hóa học như phản ứng trao đổi ion giữa chúng. Sự hình thành "nước muối tạm thời" có thể quan sát được bằng mắt thường trong điều kiện nóng ẩm như ở Việt Nam thể hiện bằng hiện tượng muối chảy rữa. Tuy nhiên, các "màng nước mỏng" hình thành trong đất sét và trên bề mặt tinh thể muối khan ở điều kiện khô lạnh chỉ có thể được quan sát bằng các phương pháp ở mức độ phân tử như phổ dao động và nhiễu xạ tia X.

Trong phòng thí nghiệm, Trung đã nghiên cứu và phân tích các mẫu Sao Hỏa giả lập từ đất sét và muối khoáng bằng những phương pháp phân tích trên trong điều kiện khô hạn và nhiệt độ cực thấp (-100℃) nhằm mô phòng điều kiện trên hành tinh này, đồng thời khảo sát khả năng giữ nước thông qua quá trình hấp thụ hơi nước và làm tăng băng của chúng.

Thực nghiệm nghiên cứu từ năm 2023 đến nay, kết quả cho thấy muối làm tăng đáng kể lượng hơi nước được hấp thụ trong đất sét từ không khí ngay cả ở điều kiện cực khô hạn. Đất sét cũng có thể tích lũy nước muối rất tốt, giúp giữ nước trong thời gian ngay cả ở nhiệt độ thấp. Đồng thời, hỗn hợp đất sét và muối có khả năng làm tan băng ở nhiệt độ thấp hơn nhiều so với sự mong đợi. Sự tương tác hóa học giữa đất sét và muối khoáng được phát hiện ở điều kiện khô hạn.

Nghiên cứu mở ra giả thuyết quan trọng là dưới bề mặt Sao Hỏa có thể tồn tại các màng mỏng hoặc túi nước nhỏ, cung cấp một môi trường thích hợp hơn cho các phản ứng hóa học và thậm chí có thể hỗ trợ sự sống vi sinh vật nếu có.

Sau khi công bố khoa học, những dữ liệu phổ của nghiên cứu này sẽ được đưa vào cơ sở dữ liệu khoa học và so sánh với các dữ liệu thu thập từ vệ tinh và các robot thám hiểm tự hành trên Sao Hỏa, như Perseverance hay Curiosity.

Thông qua nghiên cứu, Trung và nhóm cộng sự đánh giá những tương tác hóa học giữa các khoáng chất trong pha rắn dưới điều kiện khắc nghiệt như trên Sao Hỏa. "Việc hiểu rõ cơ chế hình thành và giữ nước trên Sao Hỏa không chỉ giúp khám phá quá khứ hành tinh này mà còn hướng đến việc tìm kiếm sự sống và đưa con người đến đây trong tương lai", thạc sĩ Trung nói. Anh cho biết, các nghiên cứu trước đây thường thực hiện ở điều kiện khí quyển của Trái Đất hoặc chỉ tập trung vào một nhóm khoáng chất nhất định mà chưa xem xét sự tương tác giữa chúng. Nghiên cứu của anh tập trung vào sự tương tác vật lý hóa học giữa đất sét và muối dưới điều kiện cực đoan giống với môi trường trên Sao Hỏa thay vì khảo sát riêng lẻ từng loại khoáng chất, muối như trước đây.

Trung cho biết sẽ cùng các cộng sự kết nối dữ liệu thực nghiệm trong phòng thí nghiệm với dữ liệu viễn thám từ quỹ đạo Sao Hỏa. Điều này sẽ giúp đánh giá chính xác hơn về khả năng tồn tại của nước trong đất dưới bề mặt hành tinh này.

Nguyễn Quốc Trung, quê Đồng Nai, là cựu sinh viên ngành hóa vô cơ tại trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia TP HCM. Anh đang học tiến sĩ Đại học Umeå (Thụy Điển), theo đuổi hướng nghiên cứu hóa học địa chất và vô cơ.

Hà An