Question

Vì sao Hoả tinh có màu gỉ sắt?

Answer 1

Thần Chiến Tranh quả khiến người ta nhớ đến thứ vũ khí han gỉ bởi cái màu đỏ nồng của nó, khác xa với trái đất. Các nhà khoa học cho biết đó là vì Hoả tinh có lượng sắt ôxit ở lớp ngoài nhiều gấp đôi so với hành tinh chúng ta, mặc dù cả hai hình thành từ cùng loại vật liệu.

David Rubie và cộng sự từ Đại học Bayreuth, Đức cho biết, họ đã có câu trả lời cho hiện tượng này: nhiệt độ cực nóng trong lòng trái đất thủa ban đầu đủ để chuyển hầu hết sắt ôxit thành sắt nóng chảy. Chất này dồn vào tâm trái đất, tạo nên khối nhân lỏng khổng lồ ngày nay.

Ngược lại, sao Hoả chưa bao giờ tích lũy đủ nhiệt cần thiết cho quá trình "luyện" sắt, đơn giản vì nó nhỏ hơn. Điều đó khiến cho sắt oxit tập trung ở bề mặt của hành tinh, tạo ra màu đỏ rất đặc trưng. Chỉ một phần sắt rất nhỏ chuyển vào tâm tạo thành khối nhân.

Để có kết luận này, nhóm nghiên cứu đã sử dụng sức ép của nước để nén một mẫu gồm sắt, niken và ôxy tới áp suất hơn 175.000 lần áp suất khí quyển, đồng thời nung mẫu ở nhiệt độ 2.400 độ C. Những thử nghiệm này đã giúp họ tìm hiểu phản ứng của ôxy và sắt trong điều kiện tương tự như trong biển magma nguyên thuỷ của các hành tinh.

Theo kịch bản của nhóm nghiên cứu, khoảng 4 tỷ năm trước, trái đất non trẻ và những hành tinh đá láng giềng của nó bị oanh tạc bởi những khối sao băng khổng lồ. Sức mạnh của các cú va chạm đã làm nóng chảy bề mặt hành tinh thành các biển magma.

Rubie dự đoán trên trái đất, biển đá nóng chảy này sâu khoảng 1.800 km. Dưới độ sâu như vậy, áp suất mạnh hơn nhiều so với trên sao hoả (do sức ép của một lượng vật chất lớn hơn). Nó khiến cho nhiệt độ của magma lên đến hơn 3.200 độ C. Ở điểm này, ôxit sắt chuyển thành sắt kim loại và ôxy hoà tan. Sắt lỏng sẽ thấm xuống dưới, tạo nên khối nhân lỏng và chỉ để lại phần nhỏ khoảng 8% ôxit sắt trong lớp manti ngoài. Quá trình này có thể đã hoàn thành trong vòng 30 triệu năm đầu tiên.

Tuy nhiên, trái đất có đường kính gần gấp đôi của sao Hoả, và nặng gấp 10 lần. Điều đó có nghĩa là biển magma trên Hoả tinh nông hơn nhiều, và nhiệt độ không quá 2.200 độ C. Trong điều kiện này, sắt ôxit được bảo tồn nguyên vẹn. Thí nghiệm của Rubie dự đoán rằng tình trạng đó sẽ tạo ra một lớp manti ngoài chứa khoảng 18% sắt ôxit, khớp với những quan sát địa chất trên hành tinh đỏ.