Bí ẩn dải đá lăn tại Cerberus Fossae: Khi địa chấn Sao Hỏa để lại vệt mờ

Tháng 7 năm 2019, một cơn địa chấn trên Sao Hỏa đã kích hoạt hiện tượng kỳ lạ tại hẻm núi Cerberus Fossae: hàng loạt đá tảng kích thước lớn đồng loạt sạt lở và lăn xuống sườn dốc, để lại những vệt vết lõm dài nối tiếp nhau trên lớp cát bụi hành tinh đỏ. Quan sát từ các bức ảnh vệ tinh độ phân giải cao cho thấy có tới 27 dải vết lăn mới xuất hiện chỉ trong vòng 18 tháng, một sự gia tăng đột biến so với mức trung bình chỉ khoảng 2 dải mỗi năm trước đó. Đáng kinh ngạc hơn, toàn bộ các vệt đá lăn này đều tập trung ở phía bắc của thung lũng, dù vách phía nam mới là nơi tích tụ nhiều đá tảng hơn. Sự kiện này không chỉ hé mở cơ chế lan truyền sóng địa chấn phức tạp dưới lòng địa hình Sao Hỏa, mà còn biến các vệt đá lăn thành một công cụ đo lường địa chấn tự nhiên vô cùng đắt giá cho công cuộc khám phá vũ trụ. [1]

Dấu vết nhảy vọt sau trận động đất tháng 7 năm 2019

Việc phát hiện các vệt đá lăn mới trên Sao Hỏa bắt nguồn từ quá trình phân tích hình ảnh bề mặt do các thiết bị quỹ đạo chụp lại. Khi so sánh các bức ảnh chụp vùng Cerberus Fossae vào tháng 6 năm 2019 và tháng 12 năm 2020, nhóm nghiên cứu do nhà khoa học hành tinh Vijayan và nhà địa chấn học Bivas Das thuộc Phòng Nghiên cứu Vật lý ở Ahmedabad, Ấn Độ, đứng đầu đã nhận ra sự thay đổi rõ rệt. Họ phát hiện 27 dải vệt mới hình thành, mỗi dải được tạo thành từ hàng chục đến hàng trăm dấu lõm riêng biệt nối tiếp nhau xuống tận chân dốc. [1]

Những dấu vết đặc trưng này là kết quả của việc các khối đá tảng nảy và lăn dốc theo triền núi sau lực chấn động. Dựa trên dữ liệu hình ảnh lịch sử, các nhà nghiên cứu tính toán rằng bình thường mỗi năm khu vực Cerberus Fossae chỉ ghi nhận trung bình khoảng 2 cấu trúc đá lăn mới. Sự xuất hiện cùng lúc của 27 dải vệt trong khoảng thời gian 18 tháng là một sự gia tăng bất ngờ và vượt xa tần suất tự nhiên thông thường. Nhóm nghiên cứu kết luận rằng cơn địa chấn được ghi nhận vào tháng 7 năm 2019 chính là nguyên nhân trực tiếp kích hoạt hàng loạt đá tảng rơi xuống. [1]

Con mắt địa chấn InSight và khu vực Cerberus Fossae

Tàu hạ cánh InSight của NASA đáp xuống bề mặt Sao Hỏa vào năm 2018 và mang theo thiết bị đo địa chấn tinh vi nhằm lắng nghe những nhịp đập từ lòng hành tinh đỏ. Trong suốt 4 năm hoạt động, thiết bị này đã ghi nhận hơn một nghìn trận động đất trên Sao Hỏa với nhiều cường độ khác nhau. Một lượng lớn các trận địa chấn đó có nguồn gốc từ Cerberus Fossae, một vùng địa hình nằm ngay phía bắc đường xích đạo Sao Hỏa. [1]

Cerberus Fossae được các nhà khoa học mô tả là một vùng địa hình vô cùng năng động với hàng loạt vết đứt gãy, sườn dốc hiểm trở và vô số đá tảng rải rác trên bề mặt. Địa chấn liên tục xảy ra tại đây đã khiến hàng ngàn đá tảng sạt lở qua thời gian. Trận động đất xảy ra vào tháng 7 năm 2019 mà tàu InSight ghi nhận được có tâm chấn chỉ cách Cerberus Fossae vài chục kilômét. Chính khoảng cách gần này đã chuyển hóa năng lượng sóng địa chấn thành động lực làm rung chuyển bề mặt, khiến đá tảng rời khỏi vị trí bám ban đầu và lao xuống thung lũng. [1]

Đi tìm lời giải cho hiện tượng đá lăn bất cân đối

Mặc dù việc động đất gây ra sạt lở đá là một cơ chế địa chất quen thuộc trên Trái Đất cũng như Sao Hỏa, sự kiện tại Cerberus Fossae lại đặt ra một câu hỏi hóc húa cho các nhà nghiên cứu. Toàn bộ 27 dải vết đá lăn mới ghi nhận đều nằm hoàn toàn ở vách phía bắc của thung lũng. Điều này trở nên bất thường bởi qua quan sát địa hình, vách phía nam của thung lũng mới là nơi tập trung nhiều đá tảng lỏng lẻo hơn và có nguy cơ sạt lở cao hơn. [1]

Theo nhà khoa học Vijayan, sự phân bố kỳ lạ này cho thấy địa hình phức tạp của vùng Cerberus Fossae có thể đã làm thay đổi đáng kể cách thức sóng địa chấn lan truyền dưới bề mặt. Các nếp gập địa chất, khe nứt hay mật độ đất đá không đồng đều giữa hai vách thung lũng có thể khiến sóng địa chấn bị khuếch đại ở phía bắc hoặc bị dập tắt bớt ở phía nam. Việc dự đoán chính xác rung chấn sẽ tác động ra sao tới từng khu vực cụ thể trở nên vô cùng phức tạp khi sóng rung di chuyển qua các cấu trúc bề mặt bất đồng nhất như vậy. [1]

Dấu vết đá lăn như một thước đo địa chấn thay thế

Việc thu thập dữ liệu địa chấn trực tiếp trên các hành tinh và vệ tinh trong Hệ Mặt Trời là một thách thức vô cùng lớn do chi phí đắt đỏ và độ phức tạp kỹ thuật khi triển khai các trạm đo. Trong bối cảnh đó, sự kiện đá lăn tại Cerberus Fossae đã gợi mở một phương pháp hoàn toàn mới: sử dụng các dải vết đá lăn làm thước đo gián tiếp cho hoạt động địa chấn. [1]

Khi các vệ tinh quỹ đạo chụp lại được hình ảnh độ phân giải cao của bề mặt hành tinh, việc phân tích sự xuất hiện của các dải vết đá mới có thể giúp các nhà khoa học xác định được vùng nào vừa trải qua chấn động địa chất mà không cần phải đặt máy đo địa chấn tại chỗ. Nhờ so sánh tần suất đá lăn theo thời gian, các nhà nghiên cứu có thể khoanh vùng được những khu vực có hoạt động địa chất còn sống và đánh giá mức độ nguy hiểm của các đợt rung chấn. [1]

Lá chắn an toàn cho các điểm định cư tương lai

Ngoài giá trị khoa học thuần túy trong việc tìm hiểu cấu trúc Sao Hỏa, việc nghiên cứu các vết đá lăn còn mang ý nghĩa thực tiễn quan trọng cho tương lai khám phá vũ trụ của con người. Nếu các sứ mệnh tương lai đưa người lên Sao Hỏa hoặc xây dựng các căn cứ lưu trú dài hạn, việc chọn vị trí hạ cánh và xây dựng an toàn là yếu tố sống còn. [1]

Nhà nghiên cứu Vijayan đã ví những vết đá lăn như những "chú chim canari trong mỏ than", đóng vai trò như hệ thống cảnh báo sớm về nguy cơ địa chấn. Bằng cách quan sát và tránh xa những vùng địa hình có nhiều vệt đá mới xuất hiện, các nhà quy hoạch vũ trụ có thể bảo vệ công trình và con người khỏi nguy cơ bị đất đá sạt lở hoặc nhà cửa bị hư hại do động đất trên Sao Hỏa. Đây là bước đệm quan trọng để đảm bảo an toàn trước khi con người chính thức đặt chân lên hành tinh đỏ. [1]