Tại sao Trái đất có sự sống còn hành tinh "song sinh" sao Kim thì không? Một phát hiện mới đã đảo ngược hoàn toàn nhận thức từ trước tới nay về vấn đề này.
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.