Vì sao hoàng hôn trên Trái Đất đỏ, còn trên sao Hỏa lại có sắc xanh?

Một trong những điều quen thuộc nhất khi chiều xuống là bầu trời chuyển sang vàng, cam hoặc đỏ. Vì thế, ảnh hoàng hôn với vùng xanh quanh Mặt Trời trên sao Hỏa tạo cảm giác rất lạ. Cùng một ngôi sao chiếu sáng, tại sao hai nơi lại trình diễn hai bảng màu khác nhau?

Câu trả lời nằm phần lớn trong quãng đường ánh sáng phải đi qua trước khi đến mắt hoặc máy ảnh. Mặt Trời không cần thay màu giữa hai hành tinh. Bầu khí quyển, với thành phần và các hạt bên trong, đã thay đổi cách ánh sáng được phân bố theo hướng quan sát.

Ánh sáng trắng không chỉ có một màu

Ánh sáng Mặt Trời gồm nhiều bước sóng trong vùng mắt người nhìn thấy. Ta thường gọi chúng bằng tên màu. Khi đi qua khí quyển, ánh sáng tương tác với phân tử và các hạt, một phần bị tán xạ sang những hướng khác.

Trên Trái Đất, sự tán xạ của ánh sáng bởi các phân tử khí góp phần làm bầu trời ban ngày có màu xanh. Những bước sóng ngắn trong vùng nhìn thấy bị tán xạ mạnh hơn những bước sóng dài trong điều kiện này. Khi nhìn một vùng trời không nằm đúng hướng Mặt Trời, mắt nhận được ánh sáng đã đổi hướng ấy. Nguồn: NASA Space Place

Điều này khác với việc nói bầu trời xanh vì phản chiếu đại dương. Một người đứng sâu trong đất liền vẫn nhìn thấy trời xanh. Câu hỏi cần trả lời là ánh sáng tương tác với không khí thế nào, không phải bên dưới có bao nhiêu nước biển.

Khi Mặt Trời xuống thấp, đường đi dài hơn

Lúc hoàng hôn, ánh sáng từ hướng Mặt Trời đi qua một đoạn khí quyển dài hơn so với khi ngôi sao ở cao trên đầu. Một phần ánh sáng bước sóng ngắn đã bị tán xạ khỏi đường nhìn trực tiếp. Ánh sáng còn đi đến mắt có thể thiên về vàng, cam và đỏ.

Tuy vậy, không phải hoàng hôn nào cũng có cùng màu hoặc cùng độ rực. Mây, bụi và điều kiện khí quyển tại thời điểm quan sát cùng tham gia tạo cảnh tượng. Một mô tả vật lý khái quát không phải lời hứa rằng cứ đúng giờ chiều là chân trời sẽ đỏ rực như ảnh du lịch.

Có thể nghĩ khí quyển như một môi trường làm thay đổi hỗn hợp ánh sáng theo đường đi. Nó không phải tấm kính màu đồng nhất, bởi sự tán xạ còn phụ thuộc hướng, loại hạt và kích thước hạt. Chính phần phụ thuộc ấy dẫn chúng ta đến sao Hỏa.

Bụi sao Hỏa đổi cách phân bố màu

Sao Hỏa có khí quyển mỏng và nhiều bụi mịn. Trong điều kiện quan sát hoàng hôn, bụi có thể tạo ra vùng ánh sáng xanh tập trung hơn quanh hướng Mặt Trời, trong khi những phần khác của bầu trời vẫn mang tông bụi vàng hoặc đỏ nâu.

NASA mô tả sự tương phản này trong tài liệu về bầu trời hai hành tinh: sao Hỏa không đơn giản có một bầu trời xanh đều khắp vào buổi tối. Vùng gần Mặt Trời mới là chi tiết nổi bật trong nhiều ảnh hoàng hôn được giới thiệu. Nguồn: NASA/JPL về màu trời sao Hỏa

Vì vậy, tiêu đề “hoàng hôn sao Hỏa màu xanh” nên được đọc như một cách nói ngắn. Nếu vẽ cả hành tinh dưới bầu trời xanh biếc như Trái Đất vào một ngày trong lành, hình minh họa sẽ bỏ mất điều quan trọng về vị trí và sự phân bố màu.

Cùng là tán xạ, vì sao kết quả khác?

Trong một mô tả phổ thông, ta hay dùng một từ cho nhiều tình huống. Nhưng ánh sáng tương tác với phân tử khí rất nhỏ không hoàn toàn giống tương tác với hạt bụi có kích thước khác. Không thể lấy một câu “màu xanh tán xạ mạnh” rồi áp dụng máy móc cho mọi khí quyển.

Đây là lý do so sánh hai hành tinh có giá trị hơn việc chỉ ghi nhớ một đáp án. Nó cho thấy kết quả quan sát không nằm trong ánh sáng riêng lẻ hay khí quyển riêng lẻ, mà trong sự tương tác giữa chúng. Thay môi trường, góc nhìn hoặc đường đi, bảng màu có thể thay đổi.

Một chiếc đèn xuyên qua không khí sạch, sương mù hay một vật liệu trong suốt cũng không cho trải nghiệm giống nhau. Đó không phải mô hình thu nhỏ chính xác của sao Hỏa, nhưng giúp hình dung tại sao môi trường truyền ánh sáng không thể bị xem là phần nền vô hình.

Ảnh hành tinh cần được đọc cùng chú thích

Máy ảnh trên tàu thăm dò không phải mắt người. Những ảnh công bố có thể được hiệu chỉnh để phục vụ các mục đích khác nhau, chẳng hạn giúp phân biệt vật liệu hoặc đưa màu gần với một cách nhìn nhất định. Vì thế, việc so hai tấm ảnh không rõ nguồn rồi kết luận hành tinh nào “thật sự” có màu gì có thể dẫn đến hiểu nhầm.

Một ảnh tốt cho bài giải thích nên có thông tin về thiết bị, thời điểm và cách xử lý nếu nguồn cung cấp. Hình minh họa ghép Trái Đất với sao Hỏa giúp người đọc so sánh, nhưng phải được nhận biết là minh họa, không phải một cảnh được chụp đồng thời từ cùng vị trí.

Hoàng hôn có lẽ là một trong những cách dễ cảm nhận nhất rằng mỗi hành tinh có một môi trường riêng. Chúng ta có thể cùng nhìn về một Mặt Trời, nhưng không nhìn nó qua cùng một bầu khí quyển. Sắc xanh xa lạ ở chân trời sao Hỏa vì thế không chỉ đẹp; nó là dấu vết của những hạt bụi đang âm thầm sắp xếp lại ánh sáng.