Kiến Thức Phổ Thông

Sao Hoả: Sự hình thành, cấu tạo, đặc trưng vật lý và sự thật thú vị về Sao Hoả

Giới thiệu

Sao Hoả là hành tinh thứ tư tính từ Mặt Trời. Để hợp với màu máu của Hành Tinh Đỏ, người La Mã đã đặt tên nó theo tên của vị Thần Chiến Tranh của họ. Người La Mã làm theo người Hi Lạp cổ, những người cũng đã đặt tên hành tinh này theo tên vị Thần Chiến Tranh của họ, Ares. Những nền văn minh khác cũng thường đặt tên hành tinh này dựa trên màu sắc của nó – một số ví dụ như, người Ai Cập đặt tên nó là “Her Desher”, nghĩa là “Kẻ màu đỏ”, trong khi các nhà thiên văn Trung Quốc cổ gọi nó là “Ngôi sao lửa”.

Sơ yếu lý lịch Sao Hoả

Đường kính xích đạo6,792 km
Đường kính cực6,752 km
Khối lượng6.42 x 10^23 kg (10.7% khối lượng trái đất)
Vệ tinh tự nhiên PhobosDeimos
Khoảng cách quỹ đạo (so với tâm:227,943,824 km (1.52 AU)
Chu kì quỹ đạo687 ngày (1.9 năm)
Nhiệt độ trên bề mặt-153°C đến 20 °C
Lần đầu được phát hiệnThế kỉ thứ 2 TCN
Phát hiện bởiCác nhà thiên văn học người Ai Cập

Đọc thêm:

Đặc trưng vật lý – Tại sao Sao Hoả lại có màu đỏ?

Màu sáng gỉ mà Sao Hoả được biết đến là nhờ vào sự giàu khoáng sản sắt trong lớp mặt đất – bụi xốp và đá trên bề mặt nó. Mặt đất của Trái Đất là một loại lớp mặt đất, mặt dù nó được phủ bởi các loại chất hữu cơ. Theo NASA, khoáng sản sắt bị oxi hoá, hay còn gọi là bị gỉ, làm cho mặt đất có vẻ đỏ.

Bầu khí quyển lạnh, mỏng nghĩa là chất lỏng như nước khó có khả năng tồn tại trên bề mặt Sao Hoả. Các đặc tính được gọi là “Recurrent slope lineae”, có thể có dòng nước mặn rỉ ra chảy trên bề mặt, nhưng bằng chứng này còn nhiều tranh cãi. Một số nhà khoa học tranh luận rằng hydro phát hiện từ quỹ đạo trong khu vực này có thể lại là muối mặn. Điều này nghĩa là dù hành tinh sa mạc này chỉ có đường kính bằng một nửa của Trái Đất, nhưng nó lại có cùng diện tính đất khô.

Hành Tinh Đỏ là nhà của ngọn núi cao nhất và thung lũng sâu nhất, dài nhất trong Hệ Mặt Trời. Olympus Mons cao khoảng 17 dặm (27 ki-lô-mét), cao gấp ba lần Đỉnh Everest. Trong khi hệ thống các thung lũng Valles Marineris – được đặt tên theo đầu dò Mariner 9, con tàu đã phát hiện ra nơi này vào năm 1971 – có thể sâu đến 6 dặm (10 ki-lô-mét) và trải dài hướng Đông Tây trong khoảng 2500 dặm (4000 ki-lô-mét), khoảng một phần năm xích đạo Sao Hoả và gần bằng chiều rộng của Úc hay khoảng cách từ Philadelphia đến San Diego.

Bề mặt Sao Hoả

Sao Hoả có những ngọn núi lửa lớn nhất trong Hệ Mặt Trời, bao gồm Olympus Mons, với đường kính khoảng 370 dặm (600 ki-lô-mét), đủ rộng để bao phủ toàn bộ bang New Mexico. Nó là một núi lửa hình khiên, với độ dốc dần lên giống những ngọn núi lửa ở Hawai, và nó được tạo ra bởi sự phung trào của dung nham ra rất xa trước khi chúng trở nên cứng lại.

Sao Hoả cũng có những địa hình núi lửa khác, từ loại nhỏ, hình nón đến những đồng bằng phủ cứng trong dung nham. Một vài sự phun trào nhỏ vẫn xuất hiện trên hành tinh này. Các nhà khoa học nghĩ rằng Valles Marineris đã được tạo ra bởi những vết nứt khi nó bị dãn ra. Mỗi hẻm núi riêng biệt trong hệ thống này rộng đến 60 dặm (100 km). Chúng hợp nhất ở giữa của Valles Marineris tại một vùng rộng đến 370 dặm (600 km).

Những kênh lớn nhô ra từ phía cuối của một vài một vài hẻm núi và lớp trầm tích bên trong gợi ý rằng đã có một thời những hẻm núi này được lấp đầy bởi nước dạng lỏng. Những con kênh, thung lũng, và khe nứt được tìm thấy ở khắp Sao Hoả, ám chỉ rằng nước dạng lỏng có thể đã chảy khắp bề mặt hành tinh này trong khoảng thời gian gần đây. Một vài con kênh có thể rộng đến 60 dặm (100 km) và dài đến 1200 dặm (2000 km). Nước có thể vẫn nằm trong những khe nứt và thấm vào đá ở dưới lòng đất.

Nhiều khu vực của Sao Hoả là những đồng bằng phẳng, thấp. Phần thấp nhất của những đồng bằng phía Bắc là những vùng phẳng nhất, mịn nhất trong Hệ Mặt Trời, có khả năng đã được tạo ra bởi lượng nước đã từng chảy khắp bề mặt Sao Hoả. Bán cầu Bắc nằm ở độ cao thấp hơn so với Bán cầu Nam, ngụ ý rằng lớp vỏ có thể mỏng hơn ở phía Bắc so với phía Nam. Sự khác biệt  này giữa phía Bắc và phía Nam có thể là do một vụ va chạm lớn ngay sau khi Sao Hoả ra đời.

Số lượng miệng núi lửa trên Sao Hoả thay đổi đáng kể từ nơi này đến nơi khác, tuỳ vào độ tuổi của bề mặt. Phần lớn bề mặt của Bán cầu Nam thì đã rất già, nên ở đây có nhiều miệng núi nửa – bao gồm miệng núi lửa lớn nhất hành tinh này, Hellas Planitia, rộng đến 1400 dặm (2300 km) – trong khi bề mặt của Bán cầu Bắc thì mỏng hơn nên chúng có ít miệng núi lửa hơn.

Một vài ngọn núi lửa có ít miệng núi lửa, ám chỉ rằng chúng đã phun trào gần đây, dẫn đến việc dung nham đã bao phủ bất kì miệng núi lửa già nào khác. Một vài miệng núi lửa có những mảnh vụn bất thường xung quanh tạo thành những dòng bùn rắn, có khả năng cho biết rằng vật va chạm đã đụng vào nước hoặc băng bên dưới.

Băng ở các Cực

Lớp trầm tích lớn có vẻ là của những lớp băng và bụi kéo dài từ hai cực đến vĩ độ khoảng 80 ở cả hai bán cầu.  Những lớp này có vẻ đã được tích tụ bởi khí quyển trong một khoảng thời gian dài. Phía trên của phần lớn các lớp trầm tích này ở cả hai cực là hai mũ nước đá đóng băng quanh năm. Những chỏm băng đông giá khác xuất hiện vào mùa đông. Những chỏm này được tạo ra bởi carbon dioxide cứng, còn được biết đến với tên gọi “đá khô”, thứ đã được ngưng tụ từ khí carbon dioxide trong khí quyển.

Trong vùng sâu nhất của mùa đông, sự đông giá này có thể kéo dài từ cực đến vĩ độ thấp như 45, hay có thể hiểu là một nửa khoảng cách đến xích đạo. Lớp băng khô có vẻ như có kết cấu mịn, giống như tuyết mới rơi, theo báo cáo trong tạp chí Geophysic Climate.

Khí hậu trên Sao Hoả

Đặc điểm quỹ đạo

Trục của Sao Hoả, giống như của Trái Đất, nghiêng theo mối quan hệ với Mặt Trời. Điều này có nghĩa là cũng giống như Trái Đất, lượng ánh nắng Mặt Trời tiếp xúc với các phần của hành tinh cũng có sự khác biệt lớn hằng năm, giúp Sao Hoả cũng có mùa. Tuy nhiên, những mùa mà Sao Hoả trải qua thì cùng cực hơn so với ở Trái Đất bởi quỹ đạo elip, hình bầu dục của Hành Tinh Đỏ quanh Mặt Trời thì dài hơn so với bất kì hành tinh chính nào khác.

Khi Sao Hoả gần nhất với Mặt Trời, Bán cầu Nam của nó nghiêng về phía Mặt Trời, tạo nên một mùa hè ngắn, rất nóng, trong khi Bán cầu Bắc trải qua một mùa đông ngắn và lạnh. Khi Sao Hoả cách xa Mặt Trời nhất, Bán cầu Bắc nghiêng về phía Mặt Trời, tạo nên một mùa hè dài, êm ái, trong khi Bán cầu Nam trải qua một mùa đông dài và lạnh.

Độ nghiêng của trục Sao Hoả lung lay dữ dội theo thời gian bởi vì nó không được ổn định bởi một Mặt Trăng lớn như ở Trái Đất. Điều này dẫn đến những khí hậu khác nhau trên bề mặt của nó theo chiều dài lịch sử. Một nghiên cứu vào năm 2017 gợi ý rằng sự thay đổi độ nghiêng cũng ảnh hưởng đến việc thải khí metan vào khí quyển của Sao Hoả, dẫn đến những giai đoạn ấm tạm thời có thể cho phép nước chảy được.  

Thành phần & cấu trúc

Thành phần khí quyển (theo thể tích)

Theo NASA, khí quyển của Sao Hoả có 95.32% là carbon dioxide, 2.7% nitrogen, 1.6% argon, 0.13% oxigen, 0.08% carbon monoxide, và một phần không đáng kể gồm nước, nitrogen oxide, neon, hydrogen-deuterium-oxygen, krypton và  xenon.

Từ trường

Sao Hoả hiện tại không có từ trường toàn cầu, nhưng có những vùng vỏ của nó có thể đã bị từ hoá ít nhất 10 lần mạnh hơn so với bất cứ thứ gì được đo đạc trên Trái Đất, thể hiện tàn dư của một từ trường toàn cầu từ xưa cổ.

Thành phần Hoá học  

Sao Hoả có vẻ như có một lớp lõi cứng hợp thành bởi sắt, kền và lưu huỳnh. Lớp trung gian của Sao Hoả có vẻ giống như ở Trái Đất, được hợp thành phần lớn bởi peridotite, thứ được tạo thành chủ yếu bởi silicon, oxygen, sắt và magiê.

Lớp vỏ có vẻ như phần lớn được làm từ đá bazan của núi lửa, thứ cũng rất phổ biến ở lớp vỏ của Trái Đất và Mặt Trăng, dù vài đá vỏ, đặc biệt là ở Bán cầu Bắc, có thể được tạo thành từ andesite, một loại đá núi lửa có nhiều Sillic đioxyt hơn đá bazan.

Cấu trúc bên trong

Các nhà khoa học cho rằng trung bình thì, đường kính lõi của Sao Hoả khoảng 1800 đến 2400 dặm (3000 đến 4000 km), lớp trung gian thì rộng khoảng 900 đến 1200 dặm (5400 đến 7200 km) và lớp vỏ thì dày khoảng 30 dặm (50 km).

Đọc thêm: Sao Hỏa làm từ gì?

Quỹ đạo và vòng xoay

Khoảng cách trung bình từ Mặt Trời: 141,633,260 dặm (227,936,630 km). Để so sánh thì khoảng cách này bằng 1.524 lần so với khoảng cách từ Trái Đất đến Mặt Trời. Điểm cận nhật (gần nhất): 128,400,000 dặm (206,600,000 km). Để so sánh: gấp 1.404 lần so với Trái Đất. Điểm viễn nhật (điểm xa nhất): 154,900,000 dặm (249,200,000 km). Để so sánh: gấp 1.638 lần so với Trái Đất.

Những Mặt Trăng của Sao Hoả

Hai Mặt Trăng của Sao Hoả, PhobosDeimos, đã được tìm thấy bởi nhà thiên văn học người Mỹ Asaph Hall cách nhau chỉ trong một tuần vào năm 1877. Hall đã gần như từ bỏ việc tìm kiếm Mặt Trăng của Sao Hoả. Nhưng vợ của ông, Angelina, nài nỉ ông tiếp tục – ông phát hiện ra Deimos vào đêm tiếp theo, và Phobos sáu ngày sau đó. Ông đặt tên cho những Mặt Trăng này theo tên những người con của Thần Chiến Tranh Hy Lạp Ares – Phobos nghĩa là “nỗi sợ” và Deimos nghĩa là “hỗn độn”.

Cả Phobos và Deimos đều được tạo thành từ đá giàu carbon trộn với bang, được bao phủ bởi bụi và những viên đá rời. Chúng rất nhỏ so với Mặt Trăng của Trái Đất, và có hình dáng bất thường, bởi chúng không có đủ trọng lực để kéo chính mình vào vào một hình dáng tròn trịa hơn. Nơi rộng nhất của Phobos chỉ khoảng 17 dặm (27 km), và nơi rộng nhất của Deimos chỉ khoảng chín dặm (15 km).

Cả hai Mặt Trăng đều được đánh dấu bởi các miệng núi lửa từ các vụ va chạm. Bề mặt của Phobos cũng sở hữu một mô hình rãnh phức tạp, thứ có thể là những vết nứt được tạo thành sau vụ va chạm đã tạo nên miệng núi lửa to nhất trên Mặt Trăng này – một cái hố rộng khoảng sáu dặm (10 km), gần như một nửa chiều rộng của Phobos. Chúng luôn quay cùng một mặt về phía Sao Hỏa, giống như cách Mặt Trăng của chúng ta làm với Trái Đất.

Cách mà Phobos và Deimos được tạo ra vẫn còn là một điều chưa chắc chắn. Chúng có thể là những tiểu hành tinh đã bị giữ lại bởi lực hấp dẫn của Sao Hoả, hoặc chúng cũng có thể đã hình thành quỹ đạo xung Sao Hoả cùng lúc hành tinh này được sinh ra. Ánh sáng tia cực tím chiếu lại từ Phobos cung cấp bằng chứng đáng tin cậy cho khởi nguồn bị bắt giữ của chúng, theo các nhà thiên văn học ở Đại học Padova ở Ý.

Phobos đang dần dần xoay xoắn ốc về phía Sao Hoả, kéo khoảng 6 bước chân (1.8 mét) gần hơn đến Hành Tinh Đỏ mỗi thế kỷ. Trong 50 triệu năm, Phobos sẽ hoặc vỡ tan vào Sao Hoả hoặc sẽ thoát ra và tạo thành một chiếc nhẫn gồm những mảnh vụn xung quanh hành tinh này. Cả hai Mặt Trăng đều là đích đến tiềm năng cho việc khám phá. Một kế hoạch của NASA dự tính oanh tạc Phobos bằng những xe tự hành nhỏ hình cầu có gai nhọn gọi là hedgehogs.cal Research-Planets.

Nghiên cứu và Khám phá

Người đầu tiên ngắm Sao Hoả với một chiếc kính viễn vọng là Galileo Galilei, và vào thế kỷ sau đó, các nhà thiên văn đã phát hiện ra các tảng băng ở các cực của nó. Vào thế kỉ 19 và 20, các nhà nghiên cứu tin rằng họ nhìn thấy một mạng lưới kênh rạch dài, thẳng trên Sao Hoả, ám chỉ rằng đã từng có một nền văn minh, tuy nhiên sau đó những thứ này thường được chứng minh chỉ là sự hiểu nhầm về các vùng tối mà họ đã thấy.

Những nhiệm vụ thất bại

Sao Hoả còn lâu mới trở thành một hành tinh dễ dàng chạm đến. NASA, Nga, Cơ quan Vũ trụ Châu Âu, Trung Quốc, Nhật Bản và Liên Bang Nga đều đã mất rất nhiều phi thuyền trong khi làm nhiệm vụ khám phá Hành Tinh Đỏ. Một vài ví dụ đáng chú ý bao gồm:

  • 1992 — NASA’s Mars Observer
  • 1996 — Russia’s Mars 96
  • 1998 — NASA’s Mars Climate Orbiter, Japan’s Nozomi
  • 1999 — NASA’s Mars Polar Lander
  • 2003 — ESA’s Beagle 2 tàu hạ cánh
  • 2011 — Russia’s Fobus – Grunt nhiệm vụ đến Phobos cùng tàu quỹ đạo Chinese Yinghuo-1
  • 2016 — ESA’s Schiaparelli tàu hạ cánh thử nghiệm

Những nhiệm vụ có người lái

Người máy không phải là kẻ duy nhất tìm kiếm một tấm vé để đến được Sao Hoả. Một nhóm các nhà khoa học từ cơ quan chính phủ, học thuật đến ngành công nghiệp cho rằng một nhiệm vụ có người lái do NASA dẫn đầu đến Sao Hoả nên thành hiện thực vào những năm 2030.

Và NASA cũng không phải kẻ duy nhất với hi vọng về những phi hành gia Sao Hoả. Dự án thuộc địa Mars One đang tìm cách gởi những công dân riêng tư trên một chuyến đi một chiều đến Hành Tinh Đỏ. Elon Musk, nhà sáng lập SpaceX, đã đưa ra một bản thảo kiến trúc về nhiệm vụ Sao Hoả để cuối cùng sẽ xây dựng một thành phố với 1 triệu người trên Sao Hoả. Những quốc gia khác, bao gồm Trung Quốc và Nga, cũng đã nói rằng họ muốn lên Sao Hoả.

Thông tin thú vị về Sao Hỏa

Sao Hỏa và Trái Đất có phần lục địa tương đối bằng nhau

Mặc dù chỉ có thể tích bằng 15% và khối lượng bằng 10% so với Trái Đất nhưng khoảng 2/3 bề mặt Trái Đất được bao phủ bởi nước. Trọng lực trên bề mặt Sao Hỏa cũng chỉ bằng 37% của Trái Đất (nghĩa là bạn có thể nhảy cao hơn 3 lần so với trên Trái Đất ).

Hỏa tinh là nơi có ngọn núi cao nhất trong hệ mặt trời

Núi Olympus, một ngọn núi lủa lớn, cao 21 km và đường kính là 600 km. Dù đã được hình thành từ nhiều tỉ năm về trước, hiện vẫn có bằng chứng cho việc trào dung nham ở đây nên nhiều nhà khoa học vẫn tin rằng nó thực sự còn hoạt động

Chỉ có 18 nhiệm vụ trên sao Hỏa được hoàn thành

Từ tháng 9 năm 2014, đã có 40 nhiệm vụ khám phá sao Hỏa, bao gồm về quỹ đạo, đất đai và các cuộc khảo khảo nghiệm không mục đích khác nhưng không tính rõ được số chuyến bay thám hiểm.

Chuyến đi gần nhất bao gồm nhiệm vụ Mars Curiosity năm 2012; nhiệm vụ MAVEN, đến nơi vào 22/9/2014,kế tiếp Tổ chức nghiên cứu không gian của Ấn Độ đã đưa con tàu thăm dò của mình (gọi tắt là MOM và có tên không chính thức là Mangalyaan) và quỹ đạo của Sao Hỏa và đến nơi vào ngày 24/9/2014.

Nhiệm vụ tiếp theo thuộc về Cơ quan vũ trụ Châu Âu – nhiệm vụ Exomars, theo sau là nhiệm vụ cho robot Insight của NASA, được phóng đi thắng 3 năm 2016 và dự tính là đến nơi thắng 9 cùng năm.

Sao Hỏa có bão to lớn nhất hệ mặt trời

Chúng có thể kéo dài tới hàng tháng và bao phủ gần như toàn bộ bề mặt Sao Hỏa. Mùa ở nơi đây rất  cực đoan vì quỹ đạo hình oval của nó quanh mặt trời thon dài hơn so với các hành tinh khác.

Trên Sao Hỏa, mặt trời chỉ xuất hiện bằng một nửa so với trên Trái Đất

Ở điểm gần Mặt Trời nhất, bán cầu Nam của Hỏa Tinh ngả về phía Mặt Trời, tạo ra một mùa hè ngắn và nóng dữ dội, trong khi Bán cầu Bắc thì ngược lại:ở điểm xa nhất so với Mặt Trời, nó  ngả về phía Mặt Trời tạo ra mùa hè dài và nhẹ nhàng, cùng lúc đó ở bán cầu Nam sẽ chịu mùa đông vừa dài vừa lạnh

Một mẩu của Sao Hỏa đã từng rơi xuống Trái Đất

Các nhà khoa học đã tìm thấy dấu hiệu về khí quyển Sao Hỏa trong phạm vi một mảnh thiên thạch bị tách bay khỏi nó, rồi chuyển động hàng triệu năm trong quỹ đạo vành đai đá vụn trong ngân hà,trước khi “hạ cánh” ở Trái Đất. Điều này cho phép các nhà khoa học nghiên cứu nhiều hơn về Sao Hỏa cũng như bắt đầu vận hành các nhiệm vụ khai phá hành tinh này.

Sao Hỏa lấy tên của vị thần chiến tranh của người Roma

Người Hy Lạp cổ đại đã gọi nó là Ares, theo tên vị thần chiến tranh của họ, người La mã sau đó đã làm tương tự như vậy , kết hợp tên hành tinh đỏ như máu với Mars – thần chiến tranh của họ.

Điều thú vị là, các nền văn hóa cổ đại khác cũng chú tâm vào màu sắc: các nhà thiên văn học Trung Quốc đó là ‘ngôi sao lửa’ trong khi các linh mục Ai cập gọi là ‘Mong ước’ hay ‘người da đỏ’. Màu đỏ Sao Hỏa được biết đến là do đá và bụi bao phủ bề mặt của nó rất giàu sắt.

Có dấu hiệu có chất lỏng và nước trên Hỏa Tinh

Trong nhiều năm, sao Hỏa được biết là có nước dưới dạng băng. Các dấu hiệu đầu tiên của nước nhỏ giọt là những sọc đen hoặc vết bẩn trên tường miệng núi lửa và vách đá nhìn thấy trong hình ảnh vệ tinh. Do bầu khí quyển của sao Hỏa, nước này sẽ phải mặn để ngăn không cho nó đóng băng hoặc bốc hơi.

Một ngày nào đó Sao Hỏa sẽ có vành đai bụi khí

Trong 20-40 triệu năm tới, Phobos mặt trăng lớn nhất của sao Hỏa sẽ bị xé nát bởi các lực hấp dẫn dẫn đến việc tạo ra một vành đai bụi khí có thể kéo dài tới 100 triệu năm..

Tags
Back to top button