Vì sao Hỏa tinh có màu gỉ sắt?

Thẩn 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 oxit ở lớp ngoài nhiều gấp đôi so với hành tinh của chúng ta, mặc dù cả hai hành tinh đều hình thành từ cùng loại vật liệu.

Câu trả lời cho hiện tượng này là: nhiệt độ cực nóng trong lòng Trái đất thủa ban đẩu đủ để chuyển hẩu hết sắt oxit thành sắt nóng chảy. Chất này dồn vào tâm của Trái đất, tạo nên một khối nhân lỏng khổng lồ ngày nay.

Ngược lại, sao Hoả chưa bao giờ tích luỹ đủ nhiệt cẩn 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 phẩn sắt rất nhỏ chuyển vào tâm tạo thanh khối nhân của sao Hoả như ở Trái đất.

Để có kết luận này, các nghiên cứu đã sử dụng sức ép của nước để nén một mẫu gồm sắt, niken và oxy tới áp suất hơn gấp 175.000 lẩn áp suất của 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 oxy và sắt trong điều kiện tương tự như trong biển magma nguyên thuỷ của các hành tinh trong hệ Mặt trời.

Trên Trái đất, biển đá nóng chảy này sâu khoảng 1.800 km. Dưới độ sâu như vậy, áp suất mạnh hơn rất nhiều so với ở trên sao Hoả (Do sức ép của một lượng vật chất lớn hơn). Nó khiến cho nhiệt độ của biển magma lên đến hơn 3.200 độ C. Ở thời điểm này, oxit sắt chuyển thành sắt kim loại và oxi hoà tan. Sắt lỏng sẽ thấm xuống dưới, tạo nên khối nhân lỏng và chỉ để lại phẩn nhỏ khoảng 8% oxit sắt trong lớp manti bên ngoài. Quá trình này có thể đã hoàn thành trong vòng 30 triệu năm đẩu tiên.

Tuy nhiên, Trái đất có đường kính gẩn gấp đôi đường kính của sao Hoả, và nặng gấp 10 lẩn. 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 oxit được bảo tồn nguyên vẹn. Tình trạng đó sẽ tạo ra một lớp manti ngoài chứa khoảng 18% sắt oxit, khớp với những quan sát địa chất trên hành tinh đó.