Bầu trời hoàng hôn màu hồng đào rực rỡ là nét độc đáo của ngôi nhà Trái Đất mà chúng ta đang sống. Nhưng khi mặt trời lặn trên các hành tinh khác trong hệ mặt trời, màu gì sẽ xuất hiện nhỉ?
Câu trả lời phụ thuộc vào các hành tinh. Trên sao Hỏa, mặt trời đến và đi với ánh sáng màu xanh lam. Còn trên sao Thiên Vương, bầu trời hoàng hôn chuyển từ màu xanh lam sang màu ngọc lam. Và trên Titan, một trong những mặt trăng của Sao Thổ, bầu trời chuyển từ màu vàng sang màu cam, rồi đến màu nâu khi mặt trời lặn dưới đường chân trời.
Theo Kurt Ehler, giáo sư toán học tại Trường Cao đẳng Cộng đồng Truckee ở Reno, Nevada, đồng thời là tác giả của một báo cáo về việc tại sao hoàng hôn sao Hỏa xuất hiện màu xanh lam vào năm 2014 trên tạp chí Ứng dụng Quang học, màu sắc hoàng hôn ở các hành tinh không đồng nhất bởi vì, phần lớn, những màu sắc này chịu ảnh hưởng từ bầu khí quyển của mỗi hành tinh và cách các hạt trong đó tán xạ ánh sáng mặt trời.
Ehler chia sẻ với Live Science. "Đây là một vấn đề phức tạp. Mọi người đều định sẵn rằng cơ chế [cho hoàng hôn] ở các hành tinh cũng tương tự như những gì chúng ta thấy trên Trái đất." Nhưng điều đó không đúng.
Trên trái đất, bầu khí quyển được tạo thành từ các phân tử khí nhỏ, phần lớn là nitơ và oxy, có hiệu quả trong việc tán xạ - hấp thụ và tái phát xạ theo một hướng khác - ánh sáng bước sóng ngắn, như màu xanh và màu tím, hơn là bước sóng dài màu đỏ. Kiểu tán xạ chọn lọc gây ra bởi các phân tử nhỏ được gọi là tán xạ Rayleigh. Nó mang đến cho chúng ta một bầu trời xanh vào giữa trưa, nhưng vào lúc hoàng hôn và bình minh, khi ánh sáng mặt trời phải đi xa hơn, nhiều ánh sáng xanh bị tán xạ đi; các bước sóng dài hơn màu đỏ và màu vàng lọt vào tầm nhìn của chúng ta, tạo ra các sắc thái rực rỡ của màu đỏ mà chúng ta nhìn thấy.
Bất kỳ hành tinh nào có bầu khí quyển bị lấp đầy bởi khí sẽ có mô hình tương tự của bước sóng dài hơn, tức là màu sắc chiếm ưu thế hơn vào lúc hoàng hôn. Ví dụ, theo NASA, trên Sao Thiên Vương, các hạt khí hydro, heli và metan trong khí quyển của nó làm tán xạ các bước sóng ngắn hơn màu xanh lam và màu xanh lá cây trong khi vẫn hấp thụ (nhưng phần lớn không phát xạ lại) bước sóng đỏ dài hơn. Điều này khiến cho bầu trời có màu xanh sáng chuyển màu ngọc lam vào lúc hoàng hôn khi ánh sáng xanh lam bị phân tán đi so với các bước sóng dài hơn, màu xanh lục.
Nếu bầu khí quyển của một hành tinh được lấp đầy bởi các vật chất khác ngoài khí, cách thức hoàng hôn xuất hiện sẽ khác đi. Lấy hoàng hôn màu xanh lam trên sao Hỏa làm ví dụ. Ehler nói về sao Hỏa, "Mật độ của khí quyển trên sao Hỏa chỉ bằng 1/80 so với ở đây. Sự tán xạ bị chi phối bởi các hạt bụi lớn hơn."
Trong một nghiên cứu năm 2014 sử dụng dữ liệu từ xe tự hành Spirit Mars, Ehler và các đồng nghiệp đã phát hiện ra rằng bụi sao Hỏa tán xạ ánh sáng rất khác so với các phân tử khí. Ông nói, "Nguyên nhân tạo ra hoàng hôn màu xanh lam là do ánh sáng tán xạ các hạt bụi đó," ông nói.
Theo Ehler, các phân tử khí, giống như các phân tử trên Trái đất, tán xạ ánh sáng theo mọi hướng. Ngược lại, bụi phân tán ánh sáng chủ yếu theo một hướng - hướng về phía trước. Hơn nữa, các hạt bụi tán xạ ánh sáng đỏ ở các góc rộng hơn nhiều so với ánh sáng xanh lam. Bởi vì ánh sáng xanh lam không phân tán rộng, nên nó tập trung hơn, do đó "ánh sáng xanh có cường độ gấp sáu lần ánh sáng đỏ" trên sao Hỏa.
Khi bạn ngắm nhìn hoàng hôn trên sao Hỏa, bạn sẽ thực sự thấy rằng "đĩa mặt trời có màu trắng, vì ánh sáng không đổi màu khi đi qua bầu khí quyển sao Hỏa. Xung quanh mặt trời có ánh sáng xanh lam. Ở xa hơn, bầu trời bắt đầu chuyển sang màu đỏ. Ở đó, bạn sẽ nhìn thấy ánh sáng đỏ nằm rải rác ở các góc lớn hơn. "
Đối với các hành tinh và mặt trăng khác, gần như không thể dự đoán được hoàng hôn sẽ trông như thế nào nếu không có sự hiểu biết kỹ càng về thành phần khí quyển của chúng. Nếu các thiên thể này có bầu khí quyển, bạn sẽ bắt đầu nhìn thấy các bước sóng ánh sáng dài hơn vào lúc hoàng hôn.
Ehler chia sẻ, "Tôi không thể nói cho bạn biết màu hoàng hôn ở những nơi mà bầu khí quyển được lấp đầy bởi các vật chất khác được. Các loại bụi và kích thước khác nhau của bụi sẽ tán xạ ánh sáng theo các cách riêng. Nói cách khác, nếu bạn nghĩ rằng hoàng hôn trên Trái đất là "có một không hai", hãy nghĩ lại đi – hoàng hôn thực sự là nét đặc biệt riêng mà các hành tinh có khí quyển khí đều có.
