Địa ngục trên sao Kim là bài học đắt giá cho con người trên Trái đất

Các nhà khoa học từ Đại học Colorado Boulder gần đây đã phát hiện ra rằng hành tinh láng giềng của Trái đất là sao Kim không có nước. Sao Kim bị mất nước do sự kết hợp của các quá trình xảy ra hàng tỉ năm trước. Ban đầu, trong quá trình hình thành, sao Kim có thể nhận được lượng nước tương tự như Trái đất từ các sao chổi, tiểu hành tinh từ phía ngoài hệ Mặt trời “tiếp tế”. Tuy nhiên, theo thời gian, những sự kiện thảm khốc đã xảy ra đã khiến sao Kim mất sạch nước, trở thành một địa ngục với sự sống.

Câu chuyện về nước trên sao Kim

Các nhà khoa học hành tinh đã sử dụng mô phỏng máy tính để theo dõi “câu chuyện về nước trên sao Kim”. Một yếu tố chính khiến sao Kim mất nước là sự phát triển của hiệu ứng nhà kính nghiêm trọng do một lớp carbon dioxide dày trong bầu khí quyển của hành tinh gây ra. Lớp này giữ nhiệt, nâng nhiệt độ bề mặt lên mức cao hơn đáng kể.

Hiệu ứng nhà kính ở sao Kim là mạnh nhất trong hệ mặt trời và khiến nhiệt độ bề mặt tăng vọt lên khoảng 500 độ C. Kết quả là nước trên sao Kim bị bốc hơi, bay vào trong không gian một đi không torwr lại. Điều này đẩy môi trường trên sao Kim nóng bỏng và không thể ở được do mất nước.

Eryn Cangi, nhà khoa học nghiên cứu tại Phòng thí nghiệm Vật lý Khí quyển và Vũ trụ (LASP) và đồng tác giả của nghiên cứu mới, cho biết: “Nước thực sự quan trọng đối với sự sống. Chúng ta cần hiểu các điều kiện hỗ trợ nước ở dạng lỏng trong vũ trụ và điều đó có thể gây ra trạng thái rất khô của sao Kim ngày nay”.

Mất nước nhanh gấp đôi

Bất chấp sự mất nước ban đầu do hiệu ứng nhà kính, sao Kim sau đó vẫn tiếp tục mất nước vào không gian với tốc độ gần gấp đôi so với suy nghĩ trước đây. Nghiên cứu chỉ ra rằng các nguyên tử hydro trong bầu khí quyển của sao Kim thoát ra ngoài không gian thông qua một quá trình gọi là “tái hợp phân ly”, được hỗ trợ bởi các phân tử như HCO+. Sự mất nước liên tục này góp phần vào tình trạng khô hạn hiện tại của sao Kim.

(Tái hợp phân ly là một quá trình hóa học trong đó ion đa nguyên tử dương kết hợp với một electron tự do và kết quả là tạo ra phân tử trung tính phân ly. Phản ứng này rất quan trọng đối với quá trình hóa học trong không gian liên sao hay liên hành tinh. Trên Trái đất, sự tái hợp phân ly hiếm khi xảy ra một cách tự nhiên, vì các electron tự do phản ứng với bất kỳ phân tử nào (kể cả các phân tử trung tính) mà chúng gặp phải. Ngay cả trong điều kiện phòng thí nghiệm tốt nhất, sự tái hợp phân ly cũng khó quan sát được. Thế nhưng, đó là một phản ứng quan trọng trong môi trường có số lượng lớn các phân tử bị ion hóa như plasma ở áp suất khí quyển.

Trong vật lý thiên văn, tái hợp phân ly là một trong những cơ chế chính giúp các phân tử bị phá vỡ và các phân tử khác được hình thành. Sự tồn tại của sự tái hợp phân ly có thể xảy ra do tính chân không của môi trường liên sao. Một ví dụ điển hình về tái hợp phân ly trong vật lý thiên văn là: CH3+ + e- -> CH2 + H hay HCO+ +e- à CO + H)

Cangi khẳng định sao Kim chắc chắn bị khô hạn với so sánh: “Nếu bạn lấy toàn bộ nước trên Trái đất và rải nó khắp hành tinh như mứt trên bánh mì nướng, bạn sẽ có một lớp chất lỏng sâu khoảng 3 km. Nếu sao Kim trải qua một quá trình tương tự như thế từ lượng nước bị giữ lại trong không khí, hành tinh này sẽ chỉ còn lại 3 cm nước, thậm chí không đủ để làm ướt ngón chân của một người.

Michael Chaffin, đồng tác giả chính của nghiên cứu và là nhà khoa học tại LASP, cho biết: “Sao Kim có lượng nước ít hơn Trái đất 100.000 lần, mặc dù về cơ bản nó có cùng kích thước và khối lượng”.

Nhà khoa học này cũng nói rằng những phát hiện mới tiết lộ gợi ý về lý do tại sao mà sao Kim ngày nay trông khác xa ra được mặc dù vào xa xưa, nó có thể trông giống hệt Trái đất .

Cangi nói thêm: “Chúng tôi đang cố gắng tìm hiểu những thay đổi nhỏ nào đã xảy ra trên mỗi hành tinh để đưa chúng vào những trạng thái rất khác nhau”.

Mặt trời và quỹ đạo là vấn đề then chốt

Trong thời gian đầu hình thành, cả Trái đất và sao Kim có lẽ đều nhận được lượng nước từ sao chổi như nhau. Sao Kim cũng có thể có đại dương như ở Trái đất và sẵn sàng là vườn ươm sự sống. Nhưng theo thời gian, Mặt trời hoạt động mạnh mẽ hơn mà quỹ đạo sao Kim lại gần mặt trời hơn Trái đất khoảng gần 50 triệu km. Điều đó khiến sao Kim trở nên nóng hơn, nước bốc hơi nhiều hơn và dẫn đến tình trạng địa ngục như hiện nay.

Trong tương lai xa, Mặt trời được dự đoán sẽ hoạt động mạnh hơn và Trái đất có nguy cơ đi theo vết xe đổ của sao Kim. Điều đó buộc con người phải tìm cách rời Trái đất trước khi hành tinh của chúng ta trở thành sao Kim thứ 2 hoặc phải tìm cách đẩy quỹ đạo của Trái đất ra xa hơn để tránh nóng.

Chỉ có điều, ngày Mặt trời hoạt động mạnh còn rất xa trong khi việc con người thải khí nhà kính ủ nóng Trái đất lại ngay trước mắt và có tác động nguy hiểm nhanh hơn nhiều.