Vùng nước khổng lồ cổ xưa chiếm gần 1/5 diện tích bề mặt của sao Hỏa (tương đương tỉ lệ bao phủ của Đại Tây Dương trên Trái đất) và sâu tới 1,6km ở một số điểm. Tính tổng cộng, đại dương này từng dung chứa tới 20 km3 nước, tức là nhiều hơn lượng nước hiện có ở biển Bắc cực của chúng ta.

Bằng chứng thuyết phục về đại dương cổ xưa trên hành tinh đỏ vừa được các nhà khoa học NASA công bố mới đây. Nó càng củng cố bức tranh xây dựng về sao Hỏa như một nơi ấm áp và ẩm ướt thời trẻ, với nhiều dòng suối, các đồng bằng ven sông quanh co và các hồ nước tồn tại rất lâu, ngay sau khi hành tinh hình thành cách đây 4,5 tỉ năm.

Những gì mới khám phá được về lịch sử cổ xưa của sao Hỏa đã thay đổi căn bản quan điểm chỉ cách đây một thập niên của nhiều nhà khoa học. Vào thời điểm đó, các luồng nước chảy từng được đông đảo xem như xuất hiện không ổn định và chưa bao giờ hình thành những đại dương tồn tại lâu dài. 

"Một câu hỏi quan trọng là sao Hỏa thực tế từng có bao nhiêu nước khi còn trẻ và nó đã mất mát nước như thế nào",  Michael Mumma, một nhà khoa học cấp cao tại Trung tâm các chuyến bay vào không gian Goddard của NASA, nói.

Viết trên tạp chí Science, nhóm chuyên gia của NASA và các đồng nghiệp tại Đài quan sát Nam Âu (ESO) ở Munich, Đức đã cung cấp đáp án cho câu hỏi trên, sau khi nghiên cứu sao Hỏa bằng 3 trong số những kính viễn vọng hồng ngoại mạnh nhất thế giới. Họ đã vẽ các bản đồ về bầu khí quyển sao Hỏa trong suốt 6 năm. Họ xem xét tỉ mỉ cách các dạng khác nhau của phân tử nước trong bầu khí quyển sao Hỏa thay đổi từ nơi này tới nơi khác, theo các mùa biến đổi như thế nào.

Nước trên sao Hỏa, cũng giống như trên Trái đất, chứa các phân tử nước tiêu chuẩn, tạo thành từ 2 nguyên tử hyđrô và 1 nguyên tử oxy cũng như một dạng nước khác hình thành từ một chất đồng vị nặng của hyđrô có tên gọi đơtêri. Trên sao Hỏa, nước chứa hyđrô thông thường bị mất mát vào không gian theo thời gian, nhưng dạng nặng hơn vẫn còn lại.

Khi nước bình thường trên hành tinh đỏ mất đi, nồng độ đơtêri trong nước còn lại tăng lên. Quá trình này có thể được sử dụng để suy luận ra lượng nước từng tồn tại trên sao Hỏa. Nồng độ đơtêri càng cao, nước bị mất đi càng nhiều.

Các bản đồ hồng ngoại cho thấy, nước gần các chỏm băng sao Hỏa rất giàu đơtêri. Nồng độ cao này đồng nghĩa sao Hỏa chắc chắn đã bị mất một lượng lớn nước trong quá khứ, tương đương hơn gấp 6 lần lượng nước đang bị nhốt giữ trong các chỏm băng của hành tinh. 

Các nhà khoa học tính toán rằng, lượng nước từng đủ để tạo ra một đại dương che phủ toàn bộ bề mặt sao Hỏa tới độ sâu 137 mét. Tuy nhiên, sao Hỏa có thể chữa bao giờ chìm dưới nước hoàn toàn. Dựa vào địa hình sao Hỏa ngày nay, họ tin, nước tích tụ trong một đại dương sâu hơn nhiều trong các đồng bằng thấp phía bắc, che phủ gần 1/5 bề mặt hành tinh.

Đại dương khổng lồ đó đã tồn tại hàng triệu năm. Nhưng theo thời gian, bầu khí quyển của sao Hỏa mỏng đi. Sự suy giảm về áp lực đồng nghĩa nhiều nước đại dương hơn bị thất thoát vào không gian.

Sao hỏa cũng mất phần lớn sự cách ly. Không còn đủ ấm để giữ nước dưới dạng lỏng, đại dương sụt giảm dần và cuối cùng bị đóng băng. Ngày nay, chỉ 13% đại dương ban đầu còn lại, bị nhốt giữ trong các chỏm băng vùng cực của hành tinh.

"Đối với tôi, chúng ta đã có trong tay bằng chứng tuyệt vời rằng sao Hỏa từng là nơi cư trú được, dù việc nó từng có sự sống hay không hiện vẫn chưa rõ. Dẫu vậy, vẫn có một khả năng: Một thiên thạch mang theo sự sống có thể bắn đi từ Trái đất và có thể đã đáp xuống nước trên sao Hỏa", John Bridges, một nhà khoa học đang làm việc cho sứ mệnh thám hiểm Curiosity của NASA, nhấn mạnh.

Việc tìm kiếm sự sống trên sao Hỏa sẽ khởi động vào năm 2018, khi Cơ quan vũ trụ châu Âu (ESA) phóng tàu thám hiểm tự hành Exomars của họ lên hành tinh đỏ. Exomars sẽ tìm kiếm các dấu hiệu hóa học của sự sống, có thể phát tỏa từ các vi sinh vật sống rất sâu dưới lớp đất bề mặt sao Hỏa.

Năm ngoái, tàu thám hiểm Curiosity của NASA đã phát hiện mêtan trong bầu khí quyển sao Hỏa. Phát hiện làm dấy lên các đồn đoán rằng, khí này có thể bắt nguồn từ các sinh vật sống. Tuy nhiên, hiện vẫn chưa có bằng chứng chứng thực nhận định này. Mêtan thường được sản sinh trên các hành tinh, thông qua một số quá trình địa chất mà không cần có sự sống.