Đồ họa mô phỏng tàu quỹ đạo ExoMars và dải sáng xanh trên bầu khí quyển sao Hỏa. Ảnh: ESA.
Bầu khí quyển của các hành tinh như Trái Đất và sao Hỏa phát sáng liên tục cả ngày lẫn đêm do ánh sáng Mặt Trời tương tác với các nguyên tử và phân tử trung hòa trong khí quyển. Sự phát sáng vào hai thời điểm đối lập trong ngày được gây ra bởi hai cơ chế khác nhau. Trong khi ánh sáng xanh vào ban đêm xuất hiện do các phân tử tách rời kết hợp lại, sự phát sáng vào ban ngày là do Mặt Trời trực tiếp kích thích các nguyên tử và phân tử như nitơ và oxy.
Trên Trái Đất, hiện tượng xuất hiện khá mờ nhạt và được quan sát rõ nhất trên quỹ đạo tầm thấp, như từ vị trí của Trạm Vũ trụ Quốc tế (ISS). Tại các hành tinh khác, rất khó để săn lùng dải sáng xanh mờ nhạt này bởi chúng bị lấn át bởi bề mặt sáng của thiên thể.
"Dải sáng xanh xung quanh Trái Đất được quan sát rõ nhất vào ban đêm. Khi đó, các nguyên tử oxy trong bầu khí quyển phát ra một bước sóng ánh sáng đặc biệt", tác giả chính của nghiên cứu Jean-Claude Gérard từ Đại học de Liège của Bỉ cho hay. "Sự phát sáng này cũng được dự đoán là tồn tại trên sao Hỏa từ 40 năm trước nhưng đến nay chúng tôi mới tìm thấy nó nhờ tàu quỹ đạo ExoMars".
Dải sáng xanh trên bầu khí quyển Trái Đất nhìn từ ISS. Ảnh: NASA.
Jean-Claude cùng các đồng nghiệp đã sử dụng Máy quang phổ tử ngoại và quang phổ khả kiến (UVIS), một trong những công cụ tiên tiến nhất của ExoMars, để nghiên cứu bầu khí quyển của "hành tinh đỏ" trong chế độ quan sát đặc biệt từ tháng 4 đến tháng 12 năm ngoái.
"Các quan sát trực tiếp trước đây không thu được bất kỳ ánh sáng xanh nào, vì vậy chúng tôi quyết định điều chỉnh UVIS hướng vào phần rìa của sao Hỏa, giống như cách các phi hành gia chụp ảnh hiện tượng từ ISS", đồng tác giả của nghiên cứu Ann Carine Vandaele từ Viện Royalutéomomie Spatiale de Belgique của Bỉ cho biết thêm.
Nhóm nghiên cứu đã quét bầu khí quyển sao Hỏa ở độ cao từ 20 đến 400 km và phát hiện ánh sáng xanh ở tất cả độ cao; trong đó, dải sáng xuất hiện rõ nhất ở cách bề mặt khoảng 80 km.
Dựa trên các mô hình máy tính, các nhà khoa học nhận thấy ánh sáng xanh trên sao Hỏa chủ yếu có nguồn gốc từ quá trình phân rã carbon dioxide - chiếm 95% bầu khí quyển hành tinh - thành carbon monixide và oxy. Các nguyên tử oxy này phát sáng trong cả ánh sáng khả kiến và tia cực tím; trong đó, phát sáng khả kiến mạnh gấp 16,5 lần so với tia cực tím.
Phát hiện mới này là chìa khóa để mô tả bầu khí quyển hành tinh và các hiện tượng liên quan như cực quang. Bằng cách giải mã cấu trúc của tầng khí quyển phát sáng xanh trên sao Hỏa, các nhà thiên văn học có thể hiểu rõ hơn về phạm vi độ cao vẫn chưa được khám phá, đồng thời theo dõi sự thay đổi của nó khi hoạt động của Mặt Trời thay đổi và khi sao Hỏa di chuyển trên quỹ đạo quanh ngôi sao.
Đoàn Dương (Theo Space)