Bí ẩn khô cạn các đại dương của sao Kim

Sao Kim có các đặc tính cơ bản giống với Trái đất như đường kính và khối lượng, nên nó được coi là ngôi sao song sinh của Trái đất.

Tuy nhiên, bề ngoài của nó không giống nhau. Do tác động của hiệu ứng nhà kính mạnh mẽ của khí quyển dày đặc, với 97% CO2, nhiệt độ bề mặt Sao Kim lên đến 460°C và áp suất bề mặt cao gấp 90 lần so với Trái đất. Tất nhiên, nước không thể tồn tại dưới dạng lỏng và bề mặt của Sao Kim khô cạn, với độ khô cạn được cho là gấp 100 lần so với sa mạc Atacama, nơi khô nhất trên Trái đất.

Mặc dù trước đây cho rằng bề mặt của Sao Kim không có khí quyển, tuy nhiên nhiều nghiên cứu gần đây đã chỉ ra rằng khí hậu của Sao Kim trong quá khứ có thể đã có sự xuất hiện của nước ở dạng lỏng và khá ôn hòa, tương tự như các đại dương trên Trái đất. Tuy nhiên, việc ước tính thời gian tồn tại của nước ở dạng lỏng trên Sao Kim vẫn là một bí ẩn. Nguyên nhân là do sự thiếu hụt tài liệu và thông tin thu được từ việc thăm dò bị hạn chế, đồng thời không có thiên thể nào trong hệ mặt trời có bầu khí quyển tương tự như Sao Kim để tiến hành so sánh. Mặc dù vậy, một số nghiên cứu mới đây đã cho thấy rằng nước ở dạng lỏng đã xuất hiện trên Sao Kim từ rất sớm, có thể là từ 715 triệu năm trước, tương đương với thời điểm các sinh vật đa bào xuất hiện trên Trái đất.

Ngoài ra, phân tử oxy (O2) có trong khí quyển của Sao Kim cũng là tín hiệu cho việc ước tính lượng nước có trên Sao Kim trong quá khứ. Khi nước bốc hơi và bay lên cao hơn trong khí quyển, tia cực tím từ mặt trời sẽ phân hủy nước thành phân tử oxy và hidro. Vì hidro rất nhẹ và dễ dàng thoát ra không gian, nên chỉ có phân tử oxy bị giữ lại bởi lực hấp dẫn của Sao Kim. Vì vậy, phân tử oxy trong khí quyển của Sao Kim có thể giúp xác định lượng nước có trên Sao Kim trong quá khứ. Tuy nhiên, khí quyển của Sao Kim chứa rất ít phân tử oxy và hơi nước. Ngay cả khi xem xét rằng Sao Kim có ít nước trên bề mặt, các mô hình thông thường vẫn không thể giải thích được số lượng hơi nước và phân tử oxy hiện có trong khí quyển của Sao Kim, điều này vẫn là một bí ẩn lớn.

Một nhóm các nhà khoa học tại Đại học Chicago bao gồm Alexandra O. Warren và Edwin S. Kite đã xây dựng nhiều mô hình khác nhau để tính toán lượng nước trên Sao Kim trong quá khứ. Trong quá trình này, họ tập trung vào “số phận của phân tử oxy” được tạo ra từ nước bị phân hủy, “kết hợp với carbon thoát ra từ núi lửa để trở thành carbon dioxide”, “thoát ra ngoài vũ trụ”, “magma và cố định trong nghiền dưới dạng oxit”. Bằng cách điều chỉnh sự đóng góp của từng phân tử oxy và lượng nước ban đầu có mặt, nhóm nghiên cứu đã thực hiện 94.080 tính toán khác nhau.

Sau khi thực hiện tổng cộng 94.080 tính toán, nhóm nghiên cứu của Alexandra O. Warren và Edwin S. Kite tại Đại học Chicago đã khám phá ra rằng chỉ có chưa đến 0,4% kết quả tính toán khớp với nồng độ oxy, nước và carbon monoxide hiện tại trong khí quyển Sao Kim và chênh lệch chỉ vài trăm lần. Cụ thể, kết quả cho thấy oxy phân tử bị mất khỏi khí quyển Sao Kim chủ yếu do thoát ra ngoài vũ trụ. Trong số các yếu tố liên quan đến núi lửa, sự kết hợp với cacbon để tạo thành khí cacbonic rất nhỏ, trong khi một số lượng oxy hạn chế được tìm thấy trong magma. Khi magma trào ra từ sâu trong đất, kali-40 phóng xạ được nâng lên bề mặt của Sao Kim và phân rã thành Argon-40, tạo ra giới hạn trên cho hoạt động của núi lửa trong quá khứ của Sao Kim, khiến cho các vụ phun trào cực đoan ít xảy ra hơn. Vì vậy, lượng oxy phân tử bị mất từ khí quyển của Sao Kim không quá lớn và do đó nguồn nước cũng không quá lớn.

Ngoài ra, việc đa số các mô hình không thể tính toán được các dữ liệu liên quan đến Sao Kim cũng cho thấy rằng việc thiếu dữ liệu tổng thể về Sao Kim đã cản trở sự phát triển của các mô hình phù hợp. Tuy nhiên, nếu có thêm nhiều dữ liệu quan sát từ các nhiệm vụ thăm dò Sao Kim do Cơ quan Hàng không và Vũ trụ Quốc gia (NASA) và Cơ quan Vũ trụ Châu Âu (ESA) thực hiện, chúng ta có thể xây dựng một mô hình tốt hơn về Sao Kim trong quá khứ.

Nguồn :

Alexandra O. Warren & Edwin S. Kite. “Narrow range of early habitable Venus scenarios permitted by modeling of oxygen loss and radiogenic argon degassing”. (Proceedings of the National Academy of Sciences)

M. J. Way, et.al. “Was Venus the first habitable world of our solar system?”. (Geophysical Research Letters)

Michelle Starr. “Oceans May Have Once Graced Venus Before It Became a Hell Planet”. (Science Alert)

Jeff Nagle. “New Study Shows Venus Likely Didn’t Have Ancient Oceans for Long”. (Inverse)

Justin Jackson. “Venus could have had oceans long after life started on Earth” (Phys.org)

Add Comment