Phát hiện mới cho thấy sao Kim chưa từng có đại dương, điều kiện cần cho sự sống

Venus Nightside Glow

Hình ảnh này cho thấy mặt đêm của Sao Kim phát sáng trong tia hồng ngoại nhiệt, được chụp bởi tàu vũ trụ Akatsuki của Nhật Bản. Tín dụng: JAXA / ISAS / DARTS / Damia Bouic

Các nhà vật lý thiên văn dẫn đầu bởi UNIGE và NCCR PlanetS đã điều tra quá khứ của sao Kim để tìm hiểu xem liệu hành tinh chị em của Trái đất đã từng có đại dương hay chưa.

Hành tinh Venus có thể được coi là cặp song sinh xấu xa của Trái đất. Ngay từ cái nhìn đầu tiên, nó có khối lượng và kích thước tương đương với hành tinh quê hương của chúng ta, tương tự bao gồm phần lớn là vật chất đá, chứa một ít nước và có bầu khí quyển. Tuy nhiên, khi quan sát kỹ hơn sẽ thấy những điểm khác biệt nổi bật giữa chúng: bầu khí quyển CO2 dày của sao Kim, nhiệt độ và áp suất bề mặt khắc nghiệt, và sulfuric axit những đám mây thực sự là một sự tương phản hoàn toàn với những điều kiện cần thiết cho sự sống trên Trái đất. Tuy nhiên, điều này có thể không phải lúc nào cũng đúng.

Các nghiên cứu trước đây cho rằng sao Kim có thể là một nơi hiếu khách hơn nhiều trong quá khứ, với các đại dương nước lỏng của riêng nó. Một nhóm các nhà vật lý thiên văn dẫn đầu bởi Đại học Geneva (UNIGE) và Trung tâm Nghiên cứu Năng lực Quốc gia (NCCR) PlanetS, Thụy Sĩ, đã điều tra xem hành tinh sinh đôi của chúng ta có thực sự có thời kỳ ôn hòa hơn hay không. Các kết quả, được công bố trên tạp chí Thiên nhiên, gợi ý rằng đây không phải là trường hợp.

Bề mặt và bầu khí quyển của sao Kim sơ khai

Góc nhìn của nghệ sĩ về bề mặt và bầu khí quyển của sao Kim thời kỳ đầu, hơn 4 tỷ năm trước. Ở phía trước là một nhà thám hiểm bí ẩn ngạc nhiên khi thấy các đại dương hoàn toàn bốc hơi trên bầu trời. Tín dụng: © Manchu

Sao Kim gần đây đã trở thành một chủ đề nghiên cứu quan trọng đối với các nhà vật lý thiên văn. ESA và NASA đã quyết định trong năm nay sẽ gửi không dưới ba sứ mệnh thám hiểm không gian trong thập kỷ tới tới hành tinh gần Mặt trời thứ hai. Một trong những câu hỏi quan trọng mà các sứ mệnh này nhắm đến để trả lời là liệu Sao Kim có bao giờ lưu trữ các đại dương ban đầu hay không. Các nhà vật lý thiên văn dẫn đầu bởi Martin Turbet, nhà nghiên cứu tại Khoa Thiên văn thuộc Khoa Khoa học của UNIGE và là thành viên của NCCR PlanetS, đã cố gắng trả lời câu hỏi này bằng các công cụ có sẵn trên Trái đất.

Martin Turbet giải thích: “Chúng tôi đã mô phỏng khí hậu của Trái đất và sao Kim vào thời kỳ đầu của quá trình tiến hóa của chúng, hơn bốn tỷ năm trước, khi bề mặt của các hành tinh vẫn còn nóng chảy. “Nhiệt độ cao liên quan có nghĩa là bất kỳ nước nào cũng có thể tồn tại ở dạng hơi nước, như trong một nồi áp suất khổng lồ.”

Sử dụng các mô hình ba chiều tinh vi của khí quyển, tương tự như những mô hình mà các nhà khoa học sử dụng để mô phỏng khí hậu hiện tại của Trái đất và sự tiến hóa trong tương lai, nhóm nghiên cứu đã nghiên cứu cách khí quyển của hai hành tinh sẽ phát triển theo thời gian và liệu các đại dương có thể hình thành trong quá trình này hay không.

Martin Turbet cho biết: “Nhờ các mô phỏng của chúng tôi, chúng tôi có thể chứng minh rằng điều kiện khí hậu không cho phép hơi nước ngưng tụ trong bầu khí quyển của sao Kim. Điều này có nghĩa là nhiệt độ không bao giờ đủ thấp để nước trong bầu khí quyển của nó tạo thành những hạt mưa có thể rơi trên bề mặt của nó. Thay vào đó, nước vẫn ở dạng khí trong khí quyển và các đại dương không bao giờ được hình thành. “Một trong những lý do chính cho điều này là những đám mây hình thành ưu tiên ở phía đêm của hành tinh. Những đám mây này gây ra hiệu ứng nhà kính rất mạnh khiến sao Kim không thể nguội đi nhanh chóng như người ta vẫn nghĩ trước đây ”, nhà nghiên cứu Geneva tiếp tục.

Sự khác biệt nhỏ với hậu quả nghiêm trọng

Đáng ngạc nhiên là các mô phỏng của các nhà vật lý thiên văn cũng tiết lộ rằng Trái đất có thể dễ dàng chịu chung số phận với sao Kim. Nếu Trái đất chỉ gần Mặt trời hơn một chút, hoặc nếu Mặt trời tỏa sáng rực rỡ như thuở còn trẻ như ngày nay, thì hành tinh quê hương của chúng ta ngày nay sẽ trông rất khác. Có khả năng bức xạ tương đối yếu của Mặt trời trẻ đã cho phép Trái đất nguội đi đủ để ngưng tụ nước tạo thành đại dương của chúng ta. Đối với Emeline Bolmont, giáo sư tại UNIGE, thành viên của PlaneS và đồng tác giả của nghiên cứu, “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 mờ nhạt’. Nó luôn được coi là trở ngại lớn đối với sự xuất hiện của sự sống trên Trái đất! ” Lập luận cho rằng nếu bức xạ của Mặt trời yếu hơn nhiều so với ngày nay, nó sẽ biến Trái đất thành một quả cầu băng thù địch với sự sống. “Nhưng hóa ra đối với Trái đất trẻ, rất nóng, Mặt trời yếu ớt này trên thực tế có thể là một cơ hội không thể thử thách,” nhà nghiên cứu tiếp tục.

Đồng tác giả nghiên cứu David Ehrenreich, giáo sư tại Khoa Thiên văn của UNIGE và là thành viên của NCCR PlanetS, cho biết: “Kết quả của chúng tôi dựa trên các mô hình lý thuyết và là cơ sở quan trọng trong việc trả lời câu hỏi về lịch sử của Sao Kim. “Nhưng chúng tôi sẽ không thể phán quyết vấn đề một cách dứt khoát trên máy tính của mình. Các quan sát về ba sứ mệnh vũ trụ sao Kim trong tương lai sẽ là điều cần thiết để xác nhận – hoặc bác bỏ – công việc của chúng tôi. ” Những triển vọng này làm cho Emeline Bolmont thích thú, người cho rằng “những câu hỏi hấp dẫn này có thể được giải quyết bởi Trung tâm Sự sống trong Vũ trụ mới, vừa được thành lập trong Khoa Khoa học của UNIGE.”

Tham khảo: “Sự bất đối xứng của đám mây ngày – đêm ngăn cản các đại dương ban đầu trên sao Kim chứ không phải trên Trái đất” của Martin Turbet, Emeline Bolmont, Guillaume Chaverot, David Ehrenreich, Jérémy Leconte và Emmanuel Marcq, ngày 13 tháng 10 năm 2021, Thiên nhiên.
DOI: 10.1038 / s41586-021-03873-w

Bạn cũng có thể thích

Menu