Sao Kim, hành tinh gần nhất với Trái đất, được xem là một phần trong cặp song sinh với Trái đất vì sự giống nhau về kích thước và mật độ.
Trong khi Trái đất là trung tâm tự nhiên của sự sống, sao Kim là hành tinh không có sự sống với bầu khí quyển carbon dioxide độc hại dày hơn của Trái đất 90 lần, các đám mây axit sulfuric và nhiệt độ bề mặt sao Kim lên tới 462 độ C - đủ nóng để nung chảy chì.
Các nghiên cứu trước đây cho rằng, sao Kim có thể từng có nhiều đại dương. Tuy nhiên, nghiên cứu mới nhất xác định điều ngược lại: Sao Kim có khả năng chưa từng có thể có đại dương.
Nhóm nhà vật lý thiên văn đã mô phỏng lại sự khởi đầu của Trái đất và sao Kim khi hình thành trong Hệ Mặt trời cách đây 4,5 tỉ năm. Nhóm nghiên cứu dùng các mô hình khí hậu - tương tự như mô hình mô phỏng sự thay đổi khí hậu trên Trái đất - để nhìn lại sao Kim và Trái đất trẻ. Nghiên cứu mới được công bố trên tạp chí Nature ngày 13.10.
Khi Trái đất và sao Kim là những lò nung
Hơn 4 tỉ năm trước, Trái đất và sao Kim đều nóng và được magma bao phủ. Vào thời điểm đó, Mặt trời mờ hơn hiện tại khoảng 25%. Nhưng điều đó không đủ để giúp sao Kim nguội đi vì đây là hành tinh gần Mặt trời thứ 2.
Đại dương chỉ có thể hình thành khi nhiệt độ đủ mát để nước ngưng tụ và rơi xuống dưới dạng mưa trong hàng nghìn năm. Đây là cách đại dương trên Trái đất hình thành trong hàng chục triệu năm. Ngược lại, sao Kim vẫn nóng.
Các nhà nghiên cứu đặt câu hỏi về khả năng có vai trò nào đó của các đám mây trong giúp sao Kim hạ nhiệt hay không. Mô hình khí hậu của nhóm nghiên cứu xác định vai trò của những đám mây này nhưng theo cách đầy bất ngờ.
Những đám mây tập trung ở phía ban đêm của sao Kim do đó không thể che chắn phía ban ngày của hành tinh khỏi Mặt trời. Trong khi đó, sao Kim có tốc độ quay cực kỳ chậm. Thay vì che chắn cho sao Kim khỏi sức nóng, các đám mây phía ban đêm đã góp phần gây ra hiệu ứng nhà kính, giữ nhiệt trong bầu khí quyển dày đặc của hành tinh và giữ cho nhiệt độ ở mức cao.
Với sức nóng ổn định khi bị giữ lại như vậy, sao Kim quá nóng để có thể đổ mưa. Do vậy, nước trên hành tinh này chỉ có thể tồn tại ở dạng khí, hơi nước, trong khí quyển.
“Nhiệt độ cao có nghĩa là nước tồn tại ở dạng hơi nước, như trong một nồi áp suất khổng lồ" - Martin Turbet, tác giả chính của nghiên cứu, nhà nghiên cứu chuyên ngành Thiên văn thuộc Khoa Khoa học của Đại học Geneva, Thụy Sĩ, cho biết.
Đảo ngược hiểu biết về cách Trái đất hình thành sự sống
Diễn biến tương tự có thể xảy ra nếu Trái đất gần Mặt trời hơn một chút hoặc nếu lúc đó Mặt trời sáng như bây giờ. Bởi vì Mặt trời mờ đi hàng tỉ năm trước, Trái đất có thể hạ nhiệt đủ để nước hình thành và tạo ra đại dương toàn cầu. Tác giả Turbet lưu ý, Mặt trời trẻ mờ "là thành phần quan trọng để thực sự hình thành các đại dương đầu tiên trên Trái đất".
Đồng tác giả nghiên cứu Emeline Bolmont - giáo sư tại Đại học Geneva - nhấn mạnh: “Đây là một sự đảo ngược hoàn toàn trong cách chúng ta nhìn vào cái mà lâu nay được gọi là "Nghịch lý Mặt Trời trẻ yếu ớt” [faint young Sun paradox]. Nó luôn bị xem là trở ngại lớn với sự xuất hiện của sự sống trên Trái đất. Nhưng hóa ra với Trái đất trẻ, rất nóng, Mặt trời chiếu sáng yếu có thể là một cơ hội ngoài mong đợi".
Trước đây, các nhà khoa học tin rằng, nếu bức xạ mặt trời yếu hơn hàng tỉ năm trước, Trái đất sẽ biến thành một quả cầu tuyết. Thay vào đó, điều ngược lại đã đúng.
Những phát hiện đã cho thấy nhiều cách các hành tinh đá phát triển trong Hệ Mặt trời. Đại dương của Trái đất đã tồn tại gần 4 tỉ năm. Có bằng chứng cho thấy sao Hỏa từng có sông và hồ bao phủ từ 3,5 tỉ đến 3,8 tỉ năm trước. Và với phát hiện mới, ít có khả năng sao Kim có thể hỗ trợ nước dạng lỏng trên bề mặt.
Ngoài Hệ Mặt trời
Nghiên cứu mới cũng có thể được áp dụng cho các ngoại hành tinh [hành tinh nằm ngoài Hệ Mặt trời].
"Kết quả của chúng tôi có ý nghĩa lớn với các ngoại hành tinh vì gợi ý rằng phần lớn ngoại hành tinh được cho là có khả năng có đại dương bề mặt chứa nước lỏng có lẽ hiện đã khô vì không bao giờ ngưng tụ thành công để hình thành những đại dương đầu tiên" - nhà nghiên cứu Turbet nói.
Điều này đặc biệt quan trọng với những ngoại hành tinh quanh những ngôi sao có khối lượng thấp như TRAPPIST-1. Ngôi sao này sẽ là mục tiêu chính của kính viễn vọng không gian James Webb của NASA và Cơ quan Vũ trụ Châu Âu [ESA] sắp phóng trong tháng 12 năm nay. Các sứ mệnh tới sao Kim trong tương lai có thể giúp xác nhận nghiên cứu của nhóm do nhà nghiên cứu Turbet vừa công bố.
Ngày nay, sao Kim là "vùng đất chết" nhưng các nhà khoa học đã đặt ra câu hỏi liệu hành tinh này có phải lúc nào cũng không phù hợp cho sự sống như vậy hay không?
Phát hiện mới về sao Kim
Sao Kim - "người hàng xóm" gần chúng ta nhất, được gọi là anh em sinh đôi của Trái Đất bởi sự tương đồng về kích cỡ và mật độ của cả hai hành tinh. Tuy nhiên, xét trên những mặt khác, hai hành tinh này hoàn toàn khác nhau.
Sao Kim là một hành tinh không thể sinh sống được. [Ảnh: NASA]
Trong khi Trái Đất có các điều kiện tự nhiên hỗ trợ cho sự sống thì sao Kim là hành tinh không thể sinh sống được với bầu khí quyển có lượng khí CO2 độc hại dày gấp 90 lần so với bầu khí quyển của chúng ta cùng với những đám mây acid sulfuric và nhiệt độ bề mặt có thể lên tới 462 độ C, đủ nóng để làm tan chảy chì.
Để hiểu về việc hai hành tinh đá này vì sao lại khác nhau như vậy, một nhóm các nhà vật lý thiên văn đã quyết định mô phỏng lại từ đầu thời điểm các hành tinh trong Hệ Mặt trời của chúng ta hình thành cách đây 4,5 tỷ năm.
Họ sử dụng mô hình khí hậu, tương tự như những gì các nhà nghiên cứu sử dụng khi mô phỏng sự thay đổi khí hậu trên Trái Đất, để nhìn lại thời điểm sao Kim và Trái Đất khi vẫn còn là các hành tinh trẻ. Nghiên cứu mới này được công bố trên tạp chí Nature ngày 13/10.
Cách đây hơn 4 tỷ năm, Trái Đất và sao Kim được bao phủ bởi nham thạch sôi sùng sục.
Các đại dương chỉ có thể hình thành khi nhiệt độ đủ lạnh để nước ngưng tụ và rơi xuống thành mưa trong hàng nghìn năm. Đó là cách mà đại dương trên Trái Đất hình thành trong hơn 10 triệu năm. Trong khi đó, sao Kim vẫn vô cùng nóng.
Vào thời điểm đó, Mặt Trời mờ hơn bây giờ 25%. Tuy nhiên, điều này vẫn chưa đủ để giúp sao Kim nguội bớt bởi nó là hành tinh nằm gần Mặt Trời thứ hai. Các nhà nghiên cứu đã đặt câu hỏi liệu các đám mây có giúp gì để nhiệt độ trên sao Kim giảm bớt hay không.
Mô hình khí hậu của các nhà nghiên cứu cho thấy, các đám mây đã đóng vai trò nhất định nhưng theo một cách không ngờ tới. Chúng tập hợp ở mặt tối của sao Kim và vì thế không thể bảo vệ hành tinh này khỏi Mặt trời ở phía ban ngày. Trong khi sao Kim không bị khóa thủy triều với Mặt Trời - hiện tượng mà một mặt của hành tinh luôn đối mặt với Mặt Trời, thì nó có tốc độ quay vô cùng chậm.
Thay vì che chắn cho sao Kim khỏi hơi nóng, những đám mây ở mặt tối của sao Kim góp phần gây ra hiệu ứng nhà kính, khiến hơi nóng bị mắc kẹt trong bầu khí quyển đậm đặc của hành tinh này và làm cho nhiệt độ luôn ở mức cao. Với khí nóng bị mắc kẹt liên tục như vậy, sao Kim quá nóng nên không thể có mưa. Thay vào đó, nước chỉ có thể tồn tại ở thể khí và hơi nước trong khí quyển.
"Nhiệt độ cao đồng nghĩa với việc nước chỉ có thể hình thành thể hơi giống như trong một cái nồi với áp suất khổng lồ", Martin Turbet, tác giả dẫn đầu nghiên cứu tại Khoa Khoa học thuộc Phòng Thiên văn học của Đại học Geneva nhận định.
Tại sao Trái Đất không giống như sao Kim?
Những gì xảy ra với sao Kim có thể xảy ra với Trái Đất nếu hành tinh của chúng ta tiền gần Mặt trời hơn hoặc nếu Mặt trời ở thời điểm đó sáng như bây giờ.
Bởi vì cách đây hàng tỷ năm Mặt trời mờ hơn nên nhiệt độ trên Trái Đất có thể giảm bớt để hình thành nên đại dương. Mặt trời mờ hơn là "yếu tố then chốt cho việc hình thành những đại dương đầu tiên trên Trái Đất", ông Turbet cho hay.
Đây là một sự đảo ngược hoàn toàn những điều mà chúng ta gọi là "Nghịch lý Mặt trời trẻ mờ", Emeline Bolmont, đồng tác giả, đồng thời là giáo sư tại Đại học Geneva nhận định.
"Điều này luôn bị coi là trở ngại lớn cho sự xuất hiện sự sống trên Trái Đất. Nhưng hóa ra, với một Trái Đất còn trẻ và rất nóng, một Mặt trời với ánh sáng yếu như vậy thực sự là một cơ hội nằm ngoài kỳ vọng".
Trước đó, các nhà khoa học tin rằng, nếu bức xạ mặt trời yếu hơn cách đây hàng tỷ năm, Trái Đất sẽ trở thành một quả cầu tuyết. Đến nay, điều ngược lại mới là đúng.
Những phát hiện trên cho thấy các hành tinh đá trong Hệ Mặt trời của chúng ta tiến hóa theo những cách thức khác nhau. Trái Đất tồn tại gần 4 tỷ năm. Có những bằng chứng cho thấy sao Mộc được bao phủ bởi sông hồ cách đây 3,5 - 3,8 tỷ năm. Và hiện nay, dường như ít có khả năng sao Kim có thể hỗ trợ nước tồn tại ở thể lỏng trên bề mặt của nó.
Kiều Anh/VOV.VN [CNN]
Các nhà khoa học Canada tìm ra một nguyên nhân đến từ ngoài vũ trụ giúp cho sự sống có thể sinh sôi và duy trì trên Trái Đất, thay vì các hành tinh gần nhất là Sao Kim.
Theo Science Daily, các nhà khoa học ở đại học British Columbia [UBC] công bố nghiên cứu mới trên Tạp chí khoa học Nature Geoscience hôm 21/7 về nguyên nhân hình thành sự sống trên Trái Đất.
Bề mặt Trái Đất và Sao Kim. [Ảnh: NASA]
Nghiên cứu cho thấy bề mặt Trái Đất được bao phủ bởi các nguyên tố phóng xạ và sản sinh nhiệt lượng lớn như urani và kali ở thời kì mới hình thành. Tuy nhiên, một bước ngoặt xảy ra khiến cho một lượng rất lớn các nguyên tố này biến mất khỏi bề mặt Trái Đất.
Bước ngoặt này chính là những cơn mưa thiên thạch liên tục bắn phá khiến cho urani và kali bị tách ra khỏi bề mặt hành tinh và văng vào trong không gian. Điều này giúp cho bề mặt Trái Đất trở nên ổn định hơn.
"Sự kiện này đã góp phần định hình và kiến tạo nên địa chất, khí hậu và từ trường của Trái Đất như ngày nay chúng ta đang sống," Mark Jellinek, giáo sư Phòng Khoa học Trái Đất, Đại dương và Khí quyển thuộc UBC nói.
Các mảng kiến tạo nguội dần và ổn định hơn. Điều này giúp Trái Đất duy trì được từ trường mạnh và kích hoạt sự phun trào của các núi lửa. Núi lửa phun trào giải phóng khí nhà kính từ sâu trong lòng đất tạo nên khí hậu ấm áp và điều hòa thích hợp cho sự sống xuất hiện và phát triển. Đây là điểm khác biệt lớn nhất giữa Trái Đất và các hành tinh đá khác.
Ngày nay, sao Kim là một "vùng đất chết" nhưng các nhà khoa học đã đặt ra câu hỏi liệu hành tinh này có phải lúc nào cũng không phù hợp cho sự sống như vậy hay không?
Sao Kim - "người hàng xóm" gần chúng ta nhất, được gọi là anh em sinh đôi của Trái Đất bởi sự tương đồng về kích cỡ và mật độ của cả hai hành tinh. Tuy nhiên, xét trên những mặt khác, hai hành tinh này hoàn toàn khác nhau. Mọi thứ trên hành tinh này lại không diễn ra tương tự như hành tinh của chúng ta. Khi Trái Đất đã ổn định và có sự sống sinh sôi nảy nở, bầu khí quyển của Sao Kim chỉ toàn khí CO2 với nhiệt độ bề mặt lên đến 470 độ C.
Để hiểu về việc hai hành tinh đá này vì sao lại khác nhau như vậy, một nhóm các nhà vật lý thiên văn đã quyết định mô phỏng lại từ đầu thời điểm các hành tinh trong Hệ Mặt trời của chúng ta hình thành cách đây 4,5 tỷ năm.
Họ đã sử dụng mô hình khí hậu, tương tự như những gì các nhà nghiên cứu sử dụng khi mô phỏng sự thay đổi khí hậu trên Trái Đất, để nhìn lại thời điểm sao Kim và Trái Đất khi vẫn còn là các hành tinh trẻ. Nghiên cứu mới này đã được công bố trên tạp chí Nature ngày 13/10.
Cách đây hơn 4 tỷ năm, Trái Đất và sao Kim được bao phủ bởi nham thạch sôi sùng sục.
Các đại dương chỉ có thể hình thành khi nhiệt độ đủ lạnh để nước ngưng tụ và rơi xuống thành mưa trong hàng nghìn năm. Đó là cách mà đại dương trên Trái Đất hình thành trong hơn 10 triệu năm. Trong khi đó, sao Kim vẫn vô cùng nóng.
Vào thời điểm đó, Mặt Trời mờ hơn bây giờ 25%. Tuy nhiên, điều này vẫn chưa đủ để giúp sao Kim nguội bớt bởi nó là hành tinh nằm gần Mặt Trời thứ hai. Các nhà nghiên cứu đã đặt câu hỏi liệu các đám mây có giúp gì để nhiệt độ trên sao Kim giảm bớt hay không.
Mô hình khí hậu của các nhà nghiên cứu cho thấy, các đám mây đã đóng vai trò nhất định nhưng theo một cách không ngờ tới. Chúng tập hợp ở mặt tối của sao Kim và vì thế không thể bảo vệ hành tinh này khỏi Mặt trời ở phía ban ngày. Trong khi sao Kim không bị khóa thủy triều với Mặt Trời - hiện tượng mà một mặt của hành tinh luôn đối mặt với Mặt Trời, thì nó có tốc độ quay vô cùng chậm.
Thay vì che chắn cho sao Kim khỏi hơi nóng, những đám mây ở mặt tối của sao Kim góp phần gây ra hiệu ứng nhà kính, khiến hơi nóng bị mắc kẹt trong bầu khí quyển đậm đặc của hành tinh này và làm cho nhiệt độ luôn ở mức cao. Với khí nóng bị mắc kẹt liên tục như vậy, sao Kim quá nóng nên không thể có mưa. Thay vào đó, nước chỉ có thể tồn tại ở thể khí và hơi nước trong khí quyển.
"Nhiệt độ cao đồng nghĩa với việc nước chỉ có thể hình thành thể hơi giống như trong một cái nồi với áp suất khổng lồ", Martin Turbet, tác giả dẫn đầu nghiên cứu tại Khoa Khoa học thuộc Phòng Thiên văn học của Đại học Geneva nhận định.
"Trái Đất lẽ ra cũng có kết cục giống như Sao Kim," Jellinek nói và giải thích về nguyên nhân khiến cho hai hành tinh đã tiến hóa khác nhau, "mấu chốt của vấn đề chính là mức độ xói mòn khác nhau trên bề mặt."
Không bị bắn phá như Trái Đất, bề mặt Sao Kim nguội đi rất chậm theo thời gian. Các núi lửa biến động phức tạp, khí hậu đảo lộn liên tục trong hàng tỷ năm khiến cho sự sống không có cơ hội xuất hiện.
"Từ những ảnh hưởng của sự xói mòn bề mặt, chúng tôi nhận ra rằng những điều chỉnh về thành phần cấu tạo của hành tinh trong thời kì sơ khai sẽ để lại những hệ quả sâu sắc tới quá trình tiến hóa của nó. Chính những hoàn cảnh đặc biệt trong buổi sơ khai đã tạo nên Trái Đất ngày nay," Jellinek kết luận.
Cập nhật: 20/10/2021