Có phải Kim tinh từng là một hành tinh ở được?

Phi thuyền Venus Express của ESA đang giúp các nhà hành tinh học nghiên cứu xem Kim tinh đã từng có đại dương hay không. Nếu có, thì có lẽ nó đã từng là một hành tinh ở được giống như trái đất của chúng ta.

alt

Ảnh minh họa Kim tinh, năm 2006, thể hiện sự có mặt của sét trong khí quyển. Ảnh: J. Whatmore

Ngày nay, Trái đất và Kim tinh trông hoàn toàn khác nhau. Trái đất là một thế giới sum sê, ôn hòa, ngập tràn sự sống, còn Kim tinh thì như địa ngục, bề mặt của nó nóng bỏng ở nhiệt độ còn cao hơn nhiệt độ trong lò nướng bánh.

Nhưng dưới vẻ bề ngoài đó, thì hai hành tinh có một số điểm giống nhau đến kì lạ. Chúng gần như giống hệt về kích cỡ và hiện nay, nhờ phi thuyền Venus Express của Cơ quan Vũ trụ châu Âu (ESA), các nhà hành tinh học đang nhìn vào những điểm tương đồng khác nữa.

“Thành phần cơ bản của Kim tinh và Trái đất rất giống nhau”, Hľkan Svedhem, nhà khoa học thuộc dự án Venus Express của ESA nói. Giống nhau như thế nào thì các nhà hành tinh học từ khắp thế giới sẽ thảo luận ở Aussois, Pháp, nơi họ gặp nhau trong tuần này để dự hội thảo.

Một khác biệt dễ thấy: Kim tinh có rất ít nước. Nếu mang toàn bộ lượng nước đại dương của Trái đất phân tán đều khắp thế giới, chúng sẽ tạo ra một lớp sâu 3km. Còn nếu bạn cho ngưng tụ toàn bộ hơi nước trong khí quyển của Kim tinh lên trên bề mặt của nó, thì nó sẽ tạo ra một lớp phủ toàn cầu chỉ sâu có 3 cm.

Nhưng ở đây còn có một sự giống nhau nữa. Hàng tỉ năm trước đây, Kim tinh có khả năng có nhiều nước hơn hiện nay. Venus Express đã xác nhận chắc chắn hành tinh trên bị mất một lượng lớn nước vào trong không gian vũ trụ.

Điều đó xảy ra vì bức xạ tử ngoại từ Mặt trời đến đi vào khí quyển của Kim tinh và phá vỡ các phân tử nước thành các nguyên tử: hai nguyên tử hydrogen và một nguyên tử oxygen. Những nguyên tử này sau đó thoát vào trong không gian.

Venus Express đã đo được tốc độ thoát này và xác nhận rằng hydrogen đang thoát ra gấp hai lần oxygen. Do đó, người ta tin rằng nước là nguồn gốc của các ion đang thoát ra này. Phi thuyền cũng chứng tỏ rằng một dạng nặng của hydrogen, gọi là deuterium, đang dần dần phong phú trong những lớp trên cùng của khí quyển Kim tinh, vì hydrogen nặng hơn sẽ khó thoát khỏi sức hút hấp dẫn của hành tinh hơn.

“Mọi thứ đều hướng đến việc có những lượng nước lớn trên Kim tinh trong quá khứ trước đây, Colin Wilson, Đại học Oxford, Anh quốc, nói. Nhưng điều đó không nhất thiết có nghĩa là có các đại dương trên bề mặt của hành tinh trên.

alt

Ảnh do Camera Theo dõi Kim tinh chụp trong vùng tử ngoại (0,365 micromet), từ khoảng cách khoảng 30 000 km. Nó thể hiện vô số đặc điểm tương phản cao, gây ra bởi một hóa chất chưa biết trong các đám mây hấp thụ ánh sáng tử ngoại, tạo ra những vùng sáng và tối. Với dữ liệu từ Venus Express, các nhà khoa học đã biết rằng các vùng xích đạo trên Kim tinh trông tối đen trong ánh sáng tử ngoại là những vùng có nhiệt độ tương đối cao, trong đó sự đối lưu mạnh mang vật chất tối đen từ bên dưới lên. Trái lại, các vùng sáng ở những vĩ độ trung bình là những vùng trong đó nhiệt độ trong khí quyển giảm theo độ sâu. Nhiệt độ đạt tới cực tiểu tại các chóp đỉnh mây ngăn cản sự hòa trộn theo phương thẳng đứng. Vòng không khí lạnh này, đặt tên là “cột lạnh”, xuất hiện dạng một dải sáng trong các bức ảnh tử ngoại. Ảnh: ESA/MPS/DLR/IDA

Eric Chassefičre, Đại học Paris-Sud, Pháp, đã phát triển một mô hình máy tính đề xuất rằng nước có nhiều trong khí quyển và chỉ tồn tại trong những giai đoạn rất sớm, khi bề mặt của hành tinh hoàn toàn tan chảy. Khi các phân tử nước bị phá vỡ thành các nguyên tử bởi ánh sáng mặt trời và thoát vào không gian, sự giảm nhiệt độ sau đó có khả năng đã kích hoạt sự hóa rắn của bề mặt. Nói cách khác: không có đại dương nào hết.

Mặc dù khó kiểm tra giả thuyết này, nhưng nó là một câu hỏi then chốt. Nếu Kim tinh thật sự từng có nước bề mặt, thì hành tinh trên có lẽ đã từng có một pha ở được thời sơ khai.

Cho dù đúng như vậy, thì mô hình của Chassefičre không ngăn cản cơ hội các sao chổi va chạm đã mang thêm nước cho Kim tinh sau khi bề mặt đã kết tinh, và những cú va này đã tạo ra những nơi ứ nước trong đó sự sống có khả năng hình thành.

Có nhiều câu hỏi còn bỏ ngỏ. “Việc mô phỏng trên phạm vi rộng hơn nhiều của hệ magma đại dương-khí quyển và sự tiến triển của nó là cần thiết để tìm hiểu tốt hơn sự tiến triển của Kim tinh thời trẻ”, Chassefičre nói.

Khi tạo dựng những mô hình máy tính đó, dữ liệu do phi thuyền Venus Express sẽ là thiết yếu.