Vì sao Hỏa tinh có màu gỉ sắt?

Thần chiến tranh quả thật khiến người ta liên tưởng đến những vũ khí han gỉ bởi màu đỏ nồng đặc trưng của nó, rất khác với Trái đất. Các nhà khoa học cho biết đó là vì Hỏa 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 thuở ban đầu đủ để chuyển hầu hết sắt oxit thành sắt nóng chảy. Chất này dồn vào tâm Trái đất, tạo nên khối nhân lỏng khổng lồ ngày nay.

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

Để có kết luận này, các nhà nghiên cứu đã sử dụng sức ép của nước để nén một mẫu gồm sắt, niken và oxy tới áp suất lớn hơn 175.000 lần áp suất khí quyển, đồng thời nung mẫu ở nhiệt độ 2.400 độ C. Những thử nghiệm này giúp họ tìm hiểu phản ứng của oxy và sắt trong điều kiện tương tự như trong biển magma nguyên thủy 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 trên sao Hỏa, do sức ép của một lượng vật chất lớn hơn. Nó khiến nhiệt độ của biển magma lên đến hơn 3.200 độ C. Ở thời điểm này, oxit sắt chuyển thành sắt kim loại và oxy hòa tan. Sắt lỏng thấm xuống dưới, tạo nên khối nhân lỏng và chỉ để lại phần nhỏ, khoảng 8% oxit sắt, trong lớp manti bên 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 sao Hỏa và nặng gấp 10 lần. Điều đó có nghĩa là biển magma trên Hỏa tinh nông hơn nhiều, nhiệt độ cũng không quá 2.200 độ C. Trong điều kiện này, sắt oxit được bảo tồn nguyên vẹn. Tình trạng đó tạo ra một lớp manti ngoài chứa khoảng 18% sắt oxit, khớp với những quan sát địa chất trên hành tinh này.