Thực đơn
Sao_Hỏa
Bán kính của Sao Hỏa xấp xỉ bằng một nửa bán kính của Trái Đất. Tỷ trọng của nó nhỏ hơn của Trái Đất, với thể tích chỉ bằng 15% thể tích Trái Đất và khối lượng chỉ bằng 11%. Diện tích bề mặt của hành tinh đỏ chỉ hơi nhỏ hơn tổng diện tích đất liền trên Trái Đất.[6] Trong khi Sao Hỏa có đường kính và khối lượng lớn hơn Sao Thủy, nhưng Sao Thủy lại có tỷ trọng cao hơn. Điều này làm cho hai hành tinh có giá trị gia tốc hấp dẫn tại bề mặt gần bằng nhau-của Sao Hỏa chỉ lớn hơn có 1%. Sao Hỏa cũng là hành tinh có giá trị kích thước, khối lượng và gia tốc hấp dẫn bề mặt ở giữa khi so với Trái Đất và Mặt Trăng (Mặt Trăng có đường kính bằng một nửa của Sao Hỏa, trong khi Trái Đất có đường kính gấp đôi Hỏa Tinh; Trái Đất có khối lượng gấp chín lần khối lượng Sao Hỏa trong khi Mặt Trăng có khối lượng chỉ bằng một phần chín so với Hỏa Tinh). Màu sắc vàng cam của bề mặt Sao Hỏa là do lớp phủ chứa sắt(III) ôxít, thường được gọi là hematit, hay rỉ sét.[24]
Dựa trên những quan sát từ các tàu quỹ đạo và kết quả phân tích mẫu thiên thạch Sao Hỏa, các nhà khoa học nhận thấy bề mặt Sao Hỏa có thành phần chủ yếu từ đá bazan. Một số chứng cứ cho thấy có nơi trên bề mặt Sao Hỏa giàu silic hơn bazan, và có thể giống với đá andesit ở trên Trái Đất; những chứng cứ này cũng có thể được giải thích bởi sự có mặt của silic điôxít (silica glass). Đa phần bề mặt của hành tinh được bao phủ một lớp bụi mịn, dày của sắt(III) ôxít.[25][26]
Mặc dù Hỏa Tinh không còn thấy sự hoạt động của một từ trường trên toàn cầu,[27] các quan sát cũng chỉ ra là nhiều phần trên lớp vỏ hành tinh bị từ hóa, và sự đảo ngược cực từ luân phiên đã xảy ra trong quá khứ. Những đặc điểm cổ từ học đối với những khoáng chất dễ bị từ hóa này có tính chất rất giống với những dải vằn từ luân phiên nhau trên nền đại dương của Trái Đất. Một lý thuyết được công bố năm 1999 và được tái kiểm tra vào tháng 10 năm 2005 (nhờ những dữ liệu từ tàu Mars Global Surveyor), theo đó những dải này thể hiện hoạt động kiến tạo mảng trên Sao Hỏa khoảng 4 tỷ năm trước, trước khi sự vận động dynamo của hành tinh bị suy giảm và dẫn đến sự mất hoàn toàn của từ trường toàn cầu bao quanh hành tinh đỏ.[28]
Những mô hình hiện tại về cấu trúc bên trong hành tinh cho rằng vùng lõi Hỏa Tinh có bán kính khoảng 1.480 km, với thành phần chủ yếu là sắt với khoảng 14–17% lưu huỳnh. Lõi sắt sunfit này có trạng thái lỏng một phần, với sự tập trung các nguyên tố nhẹ hơn cao gấp hai lần so với lõi của Trái Đất. Lõi được bao quanh bởi một lớp phủ silicat, lớp này hình thành lên sự kiến tạo và đặc điểm núi lửa của hành tinh, nhưng hiện nay những hoạt động này đã ngừng hẳn. Chiều dày trung bình của lớp vỏ Sao Hỏa vào khoảng 50 km, với chiều dày lớn nhất bằng 125 km.[29] Lớp vỏ Trái Đất với chiều dày trung bình 40 km, chỉ dày bằng một phần ba so với Sao Hỏa khi so với tỉ lệ đường kính của hai hành tinh.
Trong thời gian hình thành hệ Mặt Trời, Sao Hỏa được tạo ra từ đĩa tiền hành tinh quay quanh Mặt Trời do kết quả của các quá trình ngẫu nhiên của sự vận động đĩa tiền hành tinh. Trên Hỏa Tinh có nhiều đặc trưng hóa học khác biệt do vị trí của nó trong hệ Mặt Trời. Trên hành tinh này, các nguyên tố với điểm sôi tương đối thấp như clo, phốt pho và lưu huỳnh có mặt nhiều hơn so với trên Trái Đất; các nguyên tố này có lẽ đã bị đẩy khỏi những vùng gần Mặt Trời bởi gió Mặt Trời trong giai đoạn hình thành Thái Dương hệ.[30]
Ngay sau khi hình thành lên các hành tinh, tất cả chúng đều chịu những đợt bắn phá lớn của các thiên thạch ("Late Heavy Bombardment"). Khoảng 60% bề mặt Sao Hỏa còn để lại chứng tích những đợt va chạm trong thời kỳ này.[31][32][33] Phần bề mặt còn lại có lẽ thuộc về một lòng chảo va chạm rộng lớn hình thành trong thời gian đó—chứng tích của một lòng chảo va chạm khổng lồ ở bán cầu bắc Sao Hỏa, dài khoảng 10.600 km và rộng 8.500 km, hay gần bốn lần lớn hơn lòng chảo cực nam Aitken của Mặt Trăng, lòng chảo lớn nhất từng được phát hiện.[15][16] Các nhà thiên văn cho rằng trong thời kỳ này Sao Hỏa đã bị va chạm với một thiên thể kích cỡ tương đương với Pluto cách nay bốn tỷ năm. Sự kiện này được cho là nguyên nhân gây nên sự khác biệt về địa hình giữa bán cầu bắc và bán cầu nam của Hỏa Tinh, tạo nên lòng chảo Borealis bao phủ 40% diện tích bề mặt hành tinh.[34][35]
Lịch sử địa chất của Sao Hỏa có thể tách ra thành nhiều chu kỳ, nhưng bao gồm ba giai đoạn lớn sau:[36][37]
Một số hoạt động địa chất vẫn còn diễn ra trên Hỏa Tinh. Trong thung lũng Athabasca (Athabasca Valles) có những vỉa dung nham niên đại tới 200 triệu năm (Mya). Nước chảy trong những địa hào (graben) dọc ở vùng Cerberus diễn ra ở thời điểm 20 Mya, ám chỉ những sự xâm thực của mac ma núi lửa trong thời gian gần đây.[38] Ngày 19 tháng 2 năm 2008, ảnh chụp từ tàu Mars Reconnaissance Orbiter cho thấy chứng cứ về vụ sạt lở đất đá từ một vách núi cao 700 m.[39]
Tàu đổ bộ Phoenix gửi dữ liệu về cho thấy đất trên Sao Hỏa có tính kiềm yếu và chứa các nguyên tố như magiê, natri, kali và clo. Những dưỡng chất này được tìm thấy trong đất canh tác trên Trái Đất, và cần thiết cho sự phát triển của thực vật.[40] Các thí nghiệm thực hiện bởi tàu đổ bộ cho thấy đất của Hỏa Tinh có độ bazơ pH bằng 8,3, và chứa dấu vết của muối peclorat.[41][42]
Khe đất hẹp (streak) ở vùng Tharsis Tholus, chụp bởi thiết bị Hirise. Nó nằm ở giữa bên trái bức ảnh này (hình mũi kim). Tharsis Tholus nằm ở ngay bên phải ngoài bức ảnh.Khe đất hẹp (streak) thường xuất hiện trên khắp bề mặt Sao Hỏa và những cái mới thường xuất hiện trên các sườn dốc của các hố va chạm, trũng hẹp và thung lũng. Khe đất hẹp ban đầu có màu tối và theo thời gian nó bị nhạt màu dần. Thỉnh thoảng các rãnh này có mặt ở trong một vùng nhỏ hẹp sau đó chúng bắt đầu kéo dài ra hàng trăm mét. Khe rãnh hẹp cũng đã được quan sát thấy ở cạnh của các tảng đá lớn và những chướng ngại vật trên đường lan rộng của chúng. Các lý thuyết đa số cho rằng những khe rãnh hẹp có màu tối do chúng nằm ở dưới những lớp đất sau đó bị lộ ra bề mặt do tác động của quá trình sạt nở đất của bụi sáng màu hay các trận bão bụi.[43] Một số cách giải thích khác lại trực tiếp hơn khi cho rằng có sự tham gia của nước hay thậm chí là sự sinh trưởng của các tổ chức sống.[44][45]
Nước lỏng không thể tồn tại trên bề mặt Sao Hỏa do áp suất khí quyển của nó hiện nay rất thấp, ngoại trừ những nơi có cao độ thấp nhất trong một chu kỳ ngắn.[46][47] Hai mũ băng ở các cực dường như chứa một lượng lớn nước.[48][49] Thể tích của nước băng ở mũ băng cực nam nếu bị tan chảy có thể đủ bao phủ toàn bộ bề mặt hành tinh đỏ với độ dày 11 mét.[50] Lớp manti của tầng băng vĩnh cửu mở rộng từ vùng cực đến vĩ độ khoảng 60°.[48]
Một lượng lớn nước băng được cho là nằm ẩn dưới băng quyển dày của Sao Hỏa. Dữ liệu radar từ tàu Mars Express và Mars Reconnaissance Orbiter đã chỉ ra trữ lượng lớn nước băng ở hai cực (tháng 7 năm 2005)[18][51] và ở những vùng vĩ độ trung bình (tháng 11 năm 2008).[19] Tàu đổ bộ Phoenix đã trực tiếp lấy được mẫu nước băng trong lớp đất nông vào ngày 31 tháng 7 năm 2008.[21]
Địa mạo trên Sao Hỏa gợi ra một cách mạnh mẽ rằng nước lỏng đã từng có thời điểm tồn tại trên bề mặt hành tinh này. Cụ thể, những mạng lưới thưa khổng lồ phân tán trên bề mặt, gọi là thung lũng chảy thoát (outflow channels), xuất hiện ở 25 vị trí trên bề mặt hành tinh. Đây được cho là dấu tích của sự xâm thực diễn ra trong thời kỳ đại hồng thủy giải phóng nước lũ từ tầng chứa nước dưới bề mặt, mặc dù một vài đặc điểm cấu trúc này được giả thuyết là do kết quả của tác động từ băng hà hoặc dung nham núi lửa.[52][53] Những con kênh trẻ nhất có thể hình thành trong thời gian gần đây với chỉ vài triệu năm tuổi.[54] Ở những nơi khác, đặc biệt là những vùng cổ nhất trên bề mặt Hỏa Tinh, ở tỷ lệ nhỏ hơn, những mạng lưới thung lũng (networks of valleys) hình cây trải rộng trên một tỷ lệ diện tích lớn của cảnh quan địa hình. Những thung lũng đặc trưng này và sự phân bố của chúng hàm ý mạnh mẽ rằng chúng hình thành từ các dòng chảy mặt, kết quả của những trận mưa hay tuyết rơi trong giai đoạn sớm của lịch sử Sao Hỏa. Sự vận động của dòng nước ngầm và sự thoát của nó (groundwater sapping) có thể đóng một vai trò phụ quan trọng trong một số mạng lưới, nhưng có lẽ lượng mưa là nguyên nhân gây ra những khe rãnh trong mọi trường hợp.[55]
Cũng có hàng nghìn đặc điểm dọc các hố va chạm và hẻm vực giống với các khe xói (gully) trên Trái Đất. Những khe xói này có xu hướng xuất hiện trên các cao nguyên ở bán cầu nam và gần xích đạo. Một số nhà khoa học đề xuất là quá trình hình thành của chúng đòi hỏi có sự tham gia của nước lỏng, có lẽ từ sự tan chảy của băng,[56][57] mặc dù những người khác lại cho rằng cơ chế hình thành có sự tham gia của lớp băng cacbon điôxít vĩnh cửu hoặc do sự chuyển động của bụi khô.[58][59] Không một phần biến dạng nào của các khe xói được hình thành bởi quá trình phong hóa và không có một hố va chạm nào xuất hiện trên những khe xói, điều này chứng tỏ những đặc điểm này còn rất trẻ, thậm chí các khe xói được hình thành chỉ trong những ngày gần đây.[57]
Những đặc trưng địa chất khác, như châu thổ và quạt bồi tích (alluvial fans) tồn tại trong các miệng hố lớn, cũng là bằng chứng mạnh về những điều kiện nóng hơn, ẩm ướt hơn trên bề mặt trong một số thời điểm ở giai đoạn lịch sử ban đầu của Sao Hỏa.[60] Những điều kiện này cũng yêu cầu cần sự xuất hiện của những hồ nước lớn phân bố trên diện rộng của bề mặt hành tinh, mà ở những hồ này cũng có những bằng chứng độc lập về khoáng vật học, trầm tích học và địa mạo học.[61] Một số nhà khoa học thậm chí còn lập luận rằng ở một số thời điểm trong quá khứ, nhiều đồng bằng thấp ở bán cầu bắc của hành tinh đã thực sự bị bao phủ bởi những đại dương sâu hàng trăm mét, mặc dù vậy vấn đề này vẫn còn nhiều tranh luận.[62]
Cũng có thêm các dữ kiện khác về nước lỏng đã từng tồn tại trên bề mặt Hỏa Tinh nhờ việc xác định được những chất khoáng đặc biệt như hematit và goethit, cả hai đôi khi được hình thành trong sự có mặt của nước lỏng.[63] Một số chứng cứ trước đây được cho là ám chỉ sự tồn tại của các đại dương và các con sông cổ đã bị phủ nhận bởi việc nghiên cứu từ các bức ảnh độ phân giải cao từ tàu Mars Reconnaissance Orbiter.[64] Năm 2004, robot Opportunity phát hiện khoáng chất jarosit. Khoáng chất này chỉ hình thành trong môi trường nước a xít, đây cũng là biểu hiện của việc nước lỏng đã từng tồn tại trên Sao Hỏa.[65]
Sao Hỏa có hai chỏm băng vĩnh cửu ở các cực. Khi mùa đông tràn đến một cực, chỏm băng liên tục nằm trong bóng tối, bề mặt bị đông lạnh và gây ra sự tích tụ của 25–30% bầu khí quyển thành những phiến băng khô CO2.[66] Khi vùng cực chuyển sang mùa hè, các chỏm băng bị ánh sáng Mặt Trời chiếu liên tục, băng khô CO2 thăng hoa, dẫn đến những cơn gió khổng lồ quét qua vùng cực với tốc độ 400 km/h. Những hoạt động theo mùa này đã vận chuyển lượng lớn bụi và hơi nước, tạo ra những đám mây ti lớn, băng giá giống như trên Trái Đất. Những đám mây băng giá này đã được robot Opportunity chụp vào năm 2004.[67]
Hai chỏm băng ở cực chứa chủ yếu nước đóng băng. Cacbon điôxít đóng băng thành một lớp tương đối mỏng dày khoảng 1 mét trên bề mặt chỏm băng cực bắc chỉ trong thời gian mùa đông, trong khi chỏm băng cực nam có lớp băng khô cacbon điôxít vĩnh cửu dày tới 8 mét.[68] Chỏm băng cực bắc có đường kính khoảng 1.000 kilômét trong thời gian mùa hè ở bán cầu bắc Sao Hỏa,[69] và chứa khoảng 1,6 triệu km khối băng, và nếu trải đều ra thì chỏm băng này dày khoảng 2 km.[70] (Lớp phủ băng ở Greenland có thể tích khoảng 2,85 triệu km3.) Chỏm băng cực nam có đường kính khoảng 350 km và dày tới 3 km.[71] Tổng thể tích của chỏm băng cực nam cộng với lượng băng tàng trữ ở những lớp kế tiếp ước lượng vào khoảng 1,6 triệu km3.[72] Cả hai cực có những rãnh băng hà hình xoắn ốc, mà các nhà khoa học cho là được hình thành từ sự nhận được lượng nhiệt Mặt Trời khác nhau theo từng nơi, kết hợp với sự thăng hoa của băng và tích tụ của hơi nước.[73][74]
Sự đóng băng theo mùa ở một số vùng gần chỏm băng cực nam làm hình thành một lớp băng khô (hoặc tấm) trong suốt dày 1 mét trên bề mặt. Khi mùa xuân đến, những vùng này ấm dần lên, áp suất được tạo ra ở dưới lớp băng khô do sự thăng hoa của CO2, đẩy lớp này căng lên và cuối cùng phá bung nó ra. Điều này dẫn đến sự hình thành những mạch phun trên Sao Hỏa ở cực nam (Martian geyser) chứa hỗn hợp khí CO2 với bụi hoặc cát bazan đen. Quá trình này diễn ra nhanh chóng, được quan sát từ các tàu quỹ đạo trong không gian với tốc độ thay đổi chỉ diễn ra trong vài ngày, tuần hoặc tháng, một tốc độ rất nhanh so với các hiện tượng địa chất khác—đặc biệt đối với Sao Hỏa. Ánh sáng Mặt Trời xuyên qua lớp băng khô trong suốt, làm ấm lớp vật liệu tối ở bên dưới, tạo ra áp suất đẩy khí lên tới 161 km/h qua những vị trí băng mỏng. Bên dưới những phiến băng, khí cũng làm xói mòn nền đất, giật những hạt cát lỏng lẻo và tạo ra những hình thù giống mạng nhện bên dưới lớp băng.[75][76][77][78]
Mặc dù được công nhận nhiều là những người đã vẽ bản đồ Mặt Trăng, Johann Heinrich Mädler và Wilhelm Beer cũng là hai người đầu tiên vẽ bản đồ Sao Hỏa. Họ đã nhận ra rằng hầu hết đặc điểm trên bề mặt Sao Hỏa là vĩnh cửu và nhờ đó đã xác định được một cách chính xác chu kỳ tự quay của hành tinh này. Năm 1840, Mädler kết hợp 10 năm quan sát để vẽ ra tấm bản đồ địa hình đầu tiên trên Hỏa Tinh. Tuy không đặt tên cho những vị trí đặc trưng, Beer và Mädler đơn giản chỉ gán chữ cho chúng; ví dụ Vịnh Meridiani (Sinus Meridiani) được đặt tên với chữ "a."[79]
Ngày nay, các đặc điểm trên Sao Hỏa được đặt tên theo nhiều nguồn khác nhau. Những đặc điểm theo suất phản chiếu quang học được đặt tên trong thần thoại. Các hố lớn hơn 60 km được đặt tên để tưởng nhớ những nhà khoa học và văn chương và những người đã đóng góp cho việc nghiên cứu Hỏa Tinh. Những hố nhỏ hơn 60 km được đặt tên theo các thị trấn và ngôi làng trên Trái Đất với dân số nhỏ hơn 100.000 người. Những thung lũng lớn được đặt tên theo từ "Sao Hỏa" và các ngôi sao trong nghĩa của các ngôn ngữ khác nhau, những thung lũng nhỏ được đặt tên theo các con sông.[80]
Những đặc điểm có suất phản chiếu hình học lớn (albedo) mang nhiều tên gọi cũ, nhưng thường được thay đổi để phản ánh những hiểu biết mới về bản chất của đặc điểm. Ví dụ, tên gọi Nix Olympica (tuyết ở ngọn Olympus) được đổi thành Olympus Mons (núi Olympus).[81] Bề mặt Sao Hỏa khi quan sát từ Trái Đất được chia ra thành loại vùng, với suất phản chiếu hình học khác nhau. Những đồng bằng nhạt màu bao phủ bởi bụi và cát trong màu đỏ của sắt ôxít từng được cho là các 'lục địa' và đặt tên như Arabia Terra (vùng đất Ả Rập) hay Amazonis Planitia (đồng bằng Amazon). Những vùng tối màu được coi là các biển, như Mare Erythraeum (biển Erythraeum), Mare Sirenum và Aurorae Sinus. Vùng tối lớn nhất khi nhìn từ Trái Đất là Syrtis Major Planum.[82] Chỏm băng vĩnh cửu cực bắc được đặt tên là Planum Boreum, và Planum Australe.
Xích đạo của Sao Hỏa được xác định bởi sự tự quay của nó, nhưng vị trí của kinh tuyến gốc được quy ước cụ thể, như kinh tuyến Greenwich của Trái Đất. Bằng cách lựa chọn một điểm bất kỳ, năm 1830 Mädler và Beer đã chọn lấy một đường trong bản đồ đầu tiên của họ về hành tinh đỏ. Sau khi tàu Mariner 9 cung cấp thêm những bức ảnh về bề mặt Sao Hỏa năm 1972, một miệng hố nhỏ (sau này gọi là Airy-0), nằm trong Sinus Meridiani ("vịnh Kinh Tuyến"), được chọn làm định nghĩa cho kinh độ 0,0° để phù hợp với lựa chọn ban đầu của hai ông.[83]
Do Sao Hỏa không có đại dương và vì vậy không có 'mực nước biển', nên các nhà khoa học phải lựa chọn một bề mặt có cao độ bằng 0, tương tự như mực nước biển, làm bề mặt tham chiếu; mặt này được gọi là areoid [84] của Sao Hỏa, tương tự như geoid của Trái Đất. Cao độ 0 được xác định tại độ cao mà ở đó áp suất khí quyển Hỏa Tinh bằng 610,5 Pa (6,105 mbar).[85] Áp suất này tương ứng với điểm ba trạng thái của nước, và bằng khoảng 0,6% áp suất tại mực nước biển trên Trái Đất (0,006 atm).[86] Ngày nay, mặt geoid hay areoid được xác định một cách chính xác nhờ những vệ tinh khảo sát trường hấp dẫn của Trái Đất và Sao Hỏa.
Địa hình Sao Hỏa có hai điểm khác biệt rõ rệt: những vùng đồng bằng bắc bán cầu bằng phẳng do tác động của dòng chảy dung nham ngược hẳn với vùng cao nguyên, những hố va chạm cổ ở bán cầu nam. Một nghiên cứu năm 2008 cho thấy chứng cứ ủng hộ lý thuyết đề xuất năm 1980 rằng, khoảng bốn tỷ năm trước, bán cầu bắc của Sao Hỏa đã bị một thiên thể kích cỡ một phần mười đến một phần ba Mặt Trăng đâm vào. Nếu điều này đúng, bán cầu bắc Sao Hỏa sẽ có một hố va chạm với chiều dài tới 10.600 km và rộng tới 8.500 km, hay gần bằng diện tích của châu Âu, châu Á và lục địa Australia cộng lại, và hố va chạm này sẽ vượt qua lòng chảo cực nam Aitken, được coi là lòng chảo va chạm lớn nhất trong hệ Mặt Trời hiện nay.[15][16]
Bề mặt Sao Hỏa có rất nhiều hố va chạm: có khoảng 43.000 hố với đường kính lớn hơn hoặc bằng 5 km đã được phát hiện.[87] Hố lớn nhất được công nhận là lòng chảo va chạm Hellas, với đặc trưng suất phản chiếu hình học có thể nhìn thấy rõ từ Trái Đất.[88] Do Sao Hỏa có kích thước và khối lượng nhỏ hơn, nên xác suất để một vật thể va chạm vào Hỏa Tinh bằng khoảng một nửa so với Trái Đất. Sao Hỏa nằm gần vành đai tiểu hành tinh hơn, nên khả năng nó bị những vật thể từ nơi này va chạm vào là cao hơn. Hành tinh đỏ cũng bị các sao chổi chu kỳ ngắn va vào với khả năng lớn, do những sao chổi này nằm gần bên trong quỹ đạo của Sao Mộc.[89] Mặc dù vậy, hố va chạm trên Sao Hỏa vẫn ít hơn nhiều so với trên Mặt Trăng, do bầu khí quyển mỏng của nó cũng có tác dụng bảo vệ những thiên thạch nhỏ chạm tới bề mặt. Một số hố va chạm có hình thái gợi ra rằng chúng bị ẩm ướt sau một thời gian thiên thạch va chạm xuống bề mặt.[90]
Núi lửa hình khiên Olympus Mons có chiều cao tới 27 km và là ngọn núi cao nhất trong hệ Mặt Trời.[91] Nó là ngọn núi lửa đã tắt nằm trong vùng cao nguyên rộng lớn Tharsis, vùng này cũng chứa một vài ngọn núi lửa lớn khác. Olympus Mons cao gấp ba lần núi Everest, với chiều cao trên 8,8 km. Cũng chú ý rằng, ngoài những hoạt động kiến tạo, kích thước của hành tinh cũng giới hạn cho chiều cao của những ngọn núi trên bề mặt của nó.[92]
Hẻm vực lớn Valles Marineris (tiếng Latin của thung lũng Mariner, hay còn gọi là Agathadaemon trong những tấm bản đồ kênh đào Sao Hỏa cũ), có chiều dài tới 4.000 km và độ sâu khoảng 7 km. Chiều dài của Valles Marineris tương đương với chiều dài của châu Âu và chiếm tới một phần năm chu vi của Sao Hỏa. Hẻm núi Grand Canyon trên Trái Đất có chiều dài 446 km và sâu gần 2 km. Valles Marineris được hình thành là do sự trồi lên của vùng cao nguyên Tharsis làm cho lớp vỏ hành tinh ở vùng Valles Marineris bị tách giãn và sụt xuống. Một hẻm vực lớn khác là Ma'adim Vallis (Ma'adim trong tiếng Hebrew là Sao Hỏa). Nó dài 700 km và bề rộng cũng lớn hơn Grand Canyon với chiều rộng 20 km và độ sâu 2 km ở một số vị trí. Trong quá khứ Ma'adim Vallis có thể đã bị ngập bởi nước lũ.[93]
Ảnh chụp từ thiết bị THEMIS trên tàu Mars Odyssey của NASA cho thấy khả năng có tới 7 cửa hang động trên sườn núi lửa Arsia Mons.[94] Những hang này được đặt tên tạm thời theo những người phát hiện ra nó đôi khi còn được gọi là "bảy chị em."[95] Cửa vào hang có bề rộng từ 100 m tới 252 m và chiều sâu ít nhất từ 73 m tới 96 m. Bởi vì ánh sáng không thể chiếu tới đáy của hầu hết các hang, do vậy các nhà thiên văn cho rằng thực tế chúng có chiều sâu lớn hơn và rộng hơn ở trong hang so với giá trị ước lượng. Hang "Dena" là một ngoại lệ; có thể quan sát thấy đáy của nó và vì vậy chiều sâu của nó bằng 130 m. Bên trong những hang này có thể giúp tránh khỏi tác động từ những thiên thạch nhỏ, bức xạ cực tím, gió Mặt Trời và những tia vũ trụ năng lượng cao bắn phá xuống hành tinh đỏ.[96]
Sao Hỏa đã mất từ quyển của nó từ 4 tỷ năm trước,[97] do vậy gió Mặt Trời tương tác trực tiếp đến tầng điện li của hành tinh, làm giảm mật độ khí quyển do dần dần tước đi các nguyên tử ở lớp ngoài cùng của bầu khí quyển. Cả hai tàu Mars Global Surveyor và Mars Express đã thu nhận được những hạt bị ion hóa từ khí quyển khi chúng đang thoát vào không gian.[97][98] So với Trái Đất, khí quyển của Sao Hỏa khá loãng. Áp suất khí quyển tại bề mặt thay đổi từ 30 Pa (0,030 kPa) ở ngọn Olympus Mons tới 1.155 Pa (1,155 kPa) ở lòng chảo Hellas Planitia, và áp suất trung bình bằng 600 Pa (0,600 kPa).[99] Áp suất lớn nhất trên Hỏa Tinh bằng với áp suất ở những điểm có độ cao 35 km[100] trên bề mặt Trái Đất. Con số này nhỏ hơn 1% áp suất trung bình tại bề mặt Trái Đất (101,3 kPa). Tỉ lệ độ cao (scale height) của khí quyển Sao Hỏa bằng 10,8 km,[101] lớn hơn của Trái Đất (bằng 6 km) bởi vì gia tốc hấp dẫn bề mặt Sao Hỏa chỉ bằng 38% của Trái Đất, và nhiệt độ trung bình trong khí quyển Sao Hỏa thấp hơn đồng thời khối lượng trung bình của các phân tử cao hơn 50% so với trên Trái Đất.
Bầu khí quyển Sao Hỏa chứa 95% cacbon điôxít, 3% nitơ, 1,6% argon và chứa dấu vết của ôxy và hơi nước.[6] Khí quyển khá là bụi bặm, chứa các hạt bụi đường kính khoảng 1,5 µm khiến cho bầu trời Sao Hỏa có màu vàng nâu khi đứng nhìn từ bề mặt của nó.[102]
Bản đồ mêtanMêtan đã được phát hiện trong khí quyển hành tinh đỏ với tỷ lệ mol vào khoảng 30 ppb;[13][103] nó xuất hiện theo những luồng mở rộng và ở những vị trí rời rạc khác nhau. Vào giữa mùa hè ở bán cầu bắc, luồng chính chứa tới 19.000 tấn mêtan, và các nhà thiên văn ước lượng cường độ ở nguồn vào khoảng 0,6 kilôgam trên giây.[104][105] Nghiên cứu cũng cho thấy có hai nguồn chính phát ra mêtan, nguồn thứ nhất gần tọa độ 30° B, 260° T và nguồn hai gần tọa độ 0° B, 310° T.[104] Các nhà khoa học cũng ước lượng được Sao Hỏa sản sinh ra khoảng 270 tấn mêtan trong một năm.[104][106]
Nghiên cứu cũng chỉ ra khoảng thời gian để lượng mêtan phân hủy có thể dài bằng 4 năm hoặc ngắn bằng 0,6 năm Trái Đất.[104][107] Sự phân hủy nhanh chóng và lượng mêtan được bổ sung ám chỉ có những nguồn còn hoạt động đang giải phóng lượng khí này. Những hoạt động núi lửa, sao chổi rơi xuống, và khả năng có mặt của các dạng sống vi sinh vật sản sinh ra mêtan. Mêtan cũng có thể sinh ra từ quá trình vô cơ như sự serpentin hóa (serpentinization)[b] với sự tham gia của nước, cacbon điôxít và khoáng vật olivin, nó tồn tại khá phổ biến trên Sao Hỏa.[108]
Trong số các hành tinh trong hệ Mặt Trời, các mùa trên Sao Hỏa là gần giống với trên Trái Đất nhất, do sự gần bằng về độ nghiêng của trục tự quay ở hai hành tinh. Độ dài các mùa trên Hỏa Tinh bằng khoảng hai lần trên Trái Đất, do khoảng cách từ Sao Hỏa đến Mặt Trời lớn hơn dẫn đến một năm trên hành tinh này bằng khoảng hai năm Trái Đất. Nhiệt độ Sao Hỏa thay đổi từ nhiệt độ rất thấp -87 °C trong thời gian mùa đông ở các cực cho đến -5 °C vào mùa hè.[46] Biên độ nhiệt độ lớn như vậy là vì bầu khí quyển quá mỏng không thể giữ lại được nhiệt lượng từ Mặt Trời, do áp suất khí quyển thấp, và do tỉ số thể tích nhiệt rung riêng (thermal inertia) của đất Sao Hỏa thấp.[109] Hành tinh cũng nằm xa Mặt Trời gấp 1,52 lần so với Trái Đất, do vậy nó chỉ nhận được khoảng 43% lượng ánh sáng so với Trái Đất.[110]
Nếu Sao Hỏa nằm vào quỹ đạo của Trái Đất, các mùa trên hành tinh này sẽ giống với trên địa cầu do độ lớn góc nghiêng trục quay hai hành tinh giống nhau. Độ lệch tâm quỹ đạo tương đối lớn của nó cũng có một tác động quan trọng. Khi Hỏa Tinh gần cận điểm quỹ đạo thì ở bán cầu bắc là mùa đông và bán cầu nam là mùa hè, khi nó gần viễn điểm quỹ đạo thì ngược lại. Các mùa ở bán cầu nam diễn ra khắc nghiệt hơn so với bán cầu bắc. Nhiệt độ trong mùa hè ở bán cầu nam có thể cao hơn tới 30 °C (86 °F) so với mùa hè ở bán cầu bắc.[111]
Sao Hỏa cũng có những trận bão bụi lớn nhất trong hệ Mặt Trời. Chúng có thể biến đổi từ một cơn bão trong một vùng nhỏ cho đến hình thành cơn bão khổng lồ bao phủ toàn bộ hành tinh. Những trận bão bụi thường xuất hiện khi Sao Hỏa nằm gần Mặt Trời và khi đó nhiệt độ toàn cầu cũng tăng lên do tác động của bão bụi.[112]
Ảnh chụp qua kính thiên văn Hubble so sánh Sao Hỏa trước và sau trận bão bụi bao phủ toàn cầu.Thực đơn
Sao_HỏaLiên quan
Tài liệu tham khảo
WikiPedia: Sao_Hỏa