Khoáng chất này được phát hiện cách đây 7 năm, có thể đã xuất hiện từ một vụ phun trào núi lửa bất thường.

Quan sát đáng ngạc nhiên

Khoáng chất, thường chỉ được tìm thấy trên Trái đất, có khả năng được hình thành trên Hành tinh Đỏ hơn 3 tỷ năm trước. Ngày 30/7/2015, tàu thám hiểm Curiosity của NASA đã phát hiện ra khoáng chất bên trong một tảng đá ở trung tâm của miệng núi lửa Gale rộng 96 dặm (154 km).

Tàu thám hiểm đã khoan một lỗ nhỏ vào đá và lấy ra một mẫu bụi. Phòng thí nghiệm nhiễu xạ tia X trên tàu của Curiosity đã phân tích bụi và phát hiện tridymite. Đây là một loại thạch anh hiếm được cấu tạo hoàn toàn bằng silicon dioxide, hoặc silica, thường hình thành từ một số hoạt động núi lửa.

Phát hiện này được cho là hoàn toàn gây bất ngờ. “Việc phát hiện ra tridymite trong miệng núi lửa Gale là một trong những quan sát đáng ngạc nhiên nhất mà tàu thám hiểm Curiosity đã thực hiện trong 10 năm khám phá sao Hỏa”, đồng tác giả nghiên cứu Kirsten Siebach - nhà khoa học hành tinh tại Trường Đại học Rice ở Houston (Mỹ), chuyên gia sứ mệnh Curiosity của NASA, cho biết.

Trong khi đó, tác giả chính của nghiên cứu, Valerie Payré - nhà khoa học hành tinh tại Trường Đại học Bắc Arizona và Đại học Rice - giải thích, hoạt động núi lửa trên sao Hỏa trước đây được cho là không thích hợp để sản xuất các khoáng chất giàu silica như tridymite.

Một lý do khác là các nhà khoa học tin rằng, miệng núi lửa Gale từng là một hồ nước cổ đại và không có núi lửa nào gần đó. Tác giả Payré cho biết, những yếu tố này đã khiến các nhà khoa học phải “vò đầu bứt tai” khi họ cố gắng tìm hiểu xem vì sao khoáng chất này có thể xuất hiện trên sao Hỏa.

Trong nghiên cứu mới, các nhà khoa học đã đưa ra lời giải thích để làm sáng tỏ bí ẩn. Các nhà nghiên cứu nghi ngờ rằng, vụ phun trào của một ngọn núi lửa không xác định đã phóng ra tro bụi giàu tridymite lên bầu trời sao Hỏa. Sau đó, những tro bụi này rơi xuống hồ cổ ở miệng núi lửa Gale.

Khi rơi vào nước, tro sẽ bị phân hủy thành các phần riêng lẻ bằng sự kết hợp của các quá trình vật lý và hóa học. Các nhà nghiên cứu cho rằng, đây là lý do tại sao mẫu tridymite rất tinh khiết và không bị nhiễm tro. “Nếu được lắng trực tiếp tại vị trí mà chúng tôi tìm thấy (không có nước), tro có thể sẽ xuất hiện với những lớp dày”, nhà nghiên cứu Payré nhận định.

Một kịch bản tương tự đã được quan sát trên Trái đất tại hồ Tecocomulco ở Mexico. Đây là nơi tridymite được tìm thấy trong đá núi lửa từ đáy hồ. Các nhà khoa học cho rằng, nếu tro bụi giàu tridymite rơi vào miệng núi lửa Gale khi nó vẫn còn là một hồ nước, thì vụ phun trào có thể xảy ra từ 3 tỷ đến 3,5 tỷ năm trước. Nhóm nghiên cứu nhận định, thời điểm đó, miệng núi lửa này chứa đầy nước.

“Vụ phun trào chắc chắn đã xảy ra trong khung thời gian đó. Tuy nhiên, các nghiên cứu gần đây đã chỉ ra rằng, có thể miệng núi lửa Gale vẫn còn là một hồ nước cách đây 1 tỷ năm”, nhà nghiên cứu Payré cho biết. Các nhà nghiên cứu vẫn không chắc chắn về nơi núi lửa tạo ra mẫu tridymite trên Hành tinh Đỏ.

Theo nhà khoa học Payré, nó có thể là từ một vụ phun trào nhỏ gần đó, hoặc một vụ nổ lớn ở xa hơn nhiều. Bà cho biết thêm, thật khó để xác định vị trí các núi lửa trước đây trên sao Hỏa. Bởi, nhóm nghiên cứu khó có thể phân biệt giữa miệng hố va chạm và miệng núi lửa đã bị xói mòn qua hàng tỷ năm.

Miệng núi lửa Gale có thể vẫn là một hồ nước cách đây 1 tỷ năm.

Cách tridymite hình thành

Các nhà nghiên cứu cũng đã nỗ lực tìm hiểu cách tridymite hình thành trên sao Hỏa. Bởi, Hành tinh Đỏ được biết đến là nơi có các điều kiện rất khác so với Trái đất. Theo bà Payré, thông thường, tridymite hình thành trong môi trường núi lửa có nhiệt độ cực cao và giàu silica, rất phổ biến trên Trái đất.

Tuy nhiên, các bằng chứng trước đây từ sao Hỏa cho thấy, núi lửa phun trào trên Hành tinh Đỏ là đá bazan. Điều đó đồng nghĩa với việc chúng có hàm lượng silica thấp hơn. Lý do là vì sao Hỏa không có các mảng kiến tạo - nguồn chính của các vụ phun trào giàu silica của Trái đất.

Phân tích sâu hơn về tridymite được tìm thấy trên sao Hỏa cho thấy, có sự khác biệt nhỏ với tridymite hình thành trong núi lửa trên Trái đất. Nhà nghiên cứu Payré cho biết, điều đó chứng tỏ, phiên bản tridymite trên sao Hỏa được hình thành trong những điều kiện hơi khác.

Các nhà nghiên cứu đề xuất rằng, tridymite được tìm thấy ở miệng núi lửa Gale được hình thành suốt một thời gian dài bên trong một khoang chứa magma dưới ngọn núi lửa chưa được xác định.

Nhiệt độ bên trong khoang có thể sẽ thấp hơn một chút so với điều kiện của các núi lửa hình thành tridymite trên Trái đất. Tuy nhiên, nhóm nghiên cứu tin rằng, yếu tố này có thể đã cho phép khoáng chất hình thành từ từ khi có thêm silica.

Đồng tác giả nghiên cứu Siebach cho biết, các con đường hình thành khoáng chất tương tự đã được quan sát thấy trên Trái đất. Theo bà, kịch bản thể hiện sự tiến hóa đơn giản của các loại đá núi lửa khác mà các nhà khoa học tìm thấy trong miệng núi lửa.

Nhóm nghiên cứu cho rằng, việc hình thành tridymite trên sao Hỏa cần ít silica hơn trên Trái đất. Tuy nhiên, các nhà khoa học chỉ ra rằng, mẫu được tìm thấy trong miệng núi lửa Gale có thể có hàm lượng silica cao hơn so với các bằng chứng trước đây.