Năm 1978, sứ mệnh của NASA về Tiên phong Sao Kim (hay còn gọi là Tiên phong 12) đã đến được Sao Kim (Nhật Trái đất Chị Chị) và tìm thấy dấu hiệu cho thấy Sao Kim có thể đã từng có đại dương trên bề mặt của nó. Kể từ đó, một số nhiệm vụ đã được gửi đến Sao Kim và thu thập dữ liệu trên bề mặt và bầu khí quyển của nó. Từ đó, một bức tranh đã xuất hiện về cách Sao Kim thực hiện quá trình chuyển đổi từ một hành tinh giống Trái Đất của Vương quốc sang địa điểm nóng và địa ngục như ngày nay.
Mọi chuyện bắt đầu từ khoảng 700 triệu năm trước khi một sự kiện tái tạo bề mặt khổng lồ đã kích hoạt Hiệu ứng nhà kính tháo chạy, khiến bầu không khí của Sao Kim trở nên vô cùng dày đặc và nóng bỏng. Điều này có nghĩa là trong 2 đến 3 tỷ năm sau khi sao Kim hình thành, hành tinh này có thể duy trì môi trường sống được. Theo một nghiên cứu gần đây, điều đó sẽ đủ dài để sự sống xuất hiện trên mặt đất Trái Đất Chị Chị.
Nghiên cứu được trình bày hôm qua (20/9) tại Hội nghị chung 2019 của Đại hội Khoa học hành tinh châu Âu (EPSC-DPS), diễn ra từ ngày 15 đến 20 tháng 9 tại Geneva, Thụy Sĩ. Chính tại đây, Michael Way và Anthony Del Genio thuộc Viện Khoa học Vũ trụ Goddard của NASA (GISS) đã chia sẻ một cách tiếp cận mới về lịch sử khí hậu Sao Kim, có thể có ý nghĩa trong việc tìm kiếm các ngoại hành tinh có thể ở được.
Vì mục đích nghiên cứu của họ, Tiến sĩ Way và Tiến sĩ Del Genio đã tạo ra một loạt năm mô phỏng xem xét môi trường của Sao Kim sẽ như thế nào dựa trên các mức độ bao phủ nước khác nhau. Điều này bao gồm việc điều chỉnh mô hình lưu thông chung 3D có tính đến việc thay đổi thành phần khí quyển và sự tăng dần của bức xạ mặt trời khi Mặt trời trở nên ấm hơn trong suốt vòng đời của nó.
Trong ba trong số năm kịch bản, Way và Del Genio cho rằng địa hình của Sao Kim giống như ngày nay, đại dương dao động từ độ sâu tối thiểu 10 m (~ 30 ft) đến tối đa khoảng 310 m ( ~ 1000 ft) và một lượng nhỏ nước đã bị khóa trong đất. Họ cũng đã xem xét một kịch bản với địa hình Trái đất và một đại dương dài 310 mét, và một kịch bản khác trong đó Sao Kim hoàn toàn được bao phủ trong một đại dương 158 m (~ 500ft).
Cuối cùng, tất cả năm mô phỏng đều chỉ ra một điều giống nhau: Sao Kim sẽ có thể duy trì nhiệt độ ổn định - từ mức thấp 20 ° C (68 ° F) đến mức cao 50 ° C (122 ° F) - trong khoảng ba tỷ năm. Nếu không phải là một chuỗi sự kiện khiến 80% bề mặt hành tinh được tái tạo lại (dẫn đến sự tồn tại của CO² có trong lớp vỏ), ngày nay nó có thể ở được. Như Way đã giải thích:
Giả thuyết của chúng tôi là sao Kim có thể có khí hậu ổn định trong hàng tỷ năm. Có thể sự kiện tái tạo bề mặt gần toàn cầu chịu trách nhiệm cho sự biến đổi của nó từ khí hậu giống Trái đất sang ngôi nhà nóng địa ngục mà chúng ta thấy ngày nay.
Tất cả bắt đầu khoảng 4.2 tỷ năm trước, vài trăm triệu năm sau khi sao Kim hình thành và vừa kết thúc một giai đoạn làm mát nhanh chóng. Tại thời điểm này, giả sử Sao Kim trải qua một quá trình tương tự như Trái đất, bầu khí quyển của nó sẽ bị chi phối bởi carbon dioxide. Điều này sẽ dần dần bị hấp thụ bởi đá silicat để tạo thành cacbonat sau đó bị khóa vào lớp vỏ hành tinh.
Vào khoảng 715 triệu năm trước, theo nghiên cứu của Way và Del Genio, bầu khí quyển sẽ giống với Trái đất như ngày nay - bao gồm chủ yếu là khí nitơ với một lượng CO² và metan. Những điều kiện này có thể vẫn ổn định cho đến thời điểm hiện tại vì nó không phải là một sự kiện lớn.
Nguyên nhân của điều này vẫn còn là một bí ẩn; tuy nhiên, các nhà khoa học tin rằng đó là do một sự kiện địa chất khiến 80% hành tinh này sống lại. Điều này có thể liên quan đến một lượng lớn magma sủi bọt và giải phóng một lượng lớn CO² vào khí quyển. Magma sau đó sẽ đông cứng lại trước khi chạm tới bề mặt, do đó tạo ra một rào cản ngăn CO² không được tái hấp thu. Như cách giải thích:
Một cái gì đó đã xảy ra trên sao Kim nơi một lượng khí khổng lồ được thải vào khí quyển và không thể được hấp thụ lại bởi những tảng đá. Trên Trái đất, chúng ta có một số ví dụ về sự phát triển quy mô lớn, ví dụ như việc tạo ra Bẫy Siberia 500 triệu năm trước có liên quan đến sự tuyệt chủng hàng loạt, nhưng không có gì trên quy mô này. Nó hoàn toàn biến đổi sao Kim.
Điều này sẽ giải thích làm thế nào bầu khí quyển Sao Kim dày đặc đến mức nó dày hơn 90 lần so với Trái đất (92 bar so với 1 bar). Kết hợp với nồng độ CO² cao, điều này sẽ dẫn đến Hiệu ứng nhà kính tháo chạy, giải thích hành tinh trở thành địa ngục mà chúng ta biết ngày nay, nơi nhiệt độ bề mặt trung bình 462 ° C (864 ° F).
Con ruồi này đối mặt với các quan niệm thông thường về khả năng cư trú, trong đó nêu rõ quỹ đạo của Venus, đặt nó vượt ra ngoài rìa bên trong của khu vực sinh sống Sun Sun (HZ) của chúng ta. Trong khu vực này, Venus Venus, theo trí tuệ thông thường, một hành tinh hấp thụ quá nhiều bức xạ mặt trời để có thể duy trì nước lỏng trên bề mặt. Nhưng như Way đã chỉ ra, tất cả các mô phỏng của họ đều chỉ ra khác:
Sao Kim hiện có gần gấp đôi bức xạ mặt trời mà chúng ta có ở Trái đất. Tuy nhiên, trong tất cả các kịch bản chúng tôi đã lập mô hình, chúng tôi đã phát hiện ra rằng Sao Kim vẫn có thể hỗ trợ nhiệt độ bề mặt có thể điều chỉnh được cho nước lỏng.
Những phát hiện này phù hợp với một nghiên cứu tương tự mà Way và Del Genio thực hiện năm 2016 với các đồng nghiệp từ Trung tâm bay không gian Goddard của NASA, Viện Khoa học Hành tinh (PSI), Đại học Uppsala và Đại học Columbia. Trong nghiên cứu này, nhóm của họ đã tạo ra một bộ mô phỏng khí hậu 3D bằng cách sử dụng dữ liệu từ Magellan nhiệm vụ kiểm tra sự hiện diện của một đại dương trên sao Kim cổ đại sẽ ảnh hưởng đến khả năng sinh sống của nó.
Từ đó, họ xác định rằng nếu sao Kim có chu kỳ quay chậm hơn khoảng 16 ngày Trái đất, khí hậu của nó sẽ vẫn có thể ở được cho đến 715 triệu năm trước. Tuy nhiên, vẫn còn hai ẩn số lớn cần được giải quyết trước khi các nhà khoa học có thể nói với sự tự tin rằng Sao Kim có thể ở được cho đến gần đây.
Đầu tiên, các nhà khoa học sẽ cần xác định sao Kim nguội nhanh như thế nào và liệu nó có thể ngưng tụ nước lỏng trên bề mặt của nó ngay từ đầu không. Thứ hai, vẫn chưa biết liệu sự kiện tái tạo bề mặt toàn cầu dẫn đến sự chuyển đổi của Venus, là một sự kiện duy nhất hay chỉ là một phần của chuỗi sự kiện đã diễn ra trong hàng tỷ năm.
Chúng tôi cần nhiều nhiệm vụ hơn để nghiên cứu Sao Kim và hiểu biết chi tiết hơn về lịch sử và sự tiến hóa của nó. Tuy nhiên, các mô hình của chúng tôi cho thấy có một khả năng thực sự là Sao Kim có thể ở được và hoàn toàn khác với Sao Kim mà chúng ta thấy ngày nay. Điều này mở ra tất cả các loại hệ lụy cho các ngoại hành tinh được tìm thấy trong cái gọi là ‘Khu vực Venus, trên thực tế có thể chứa nước lỏng và khí hậu ôn đới.
Hãy nghĩ về nó, sao Kim đã không trải qua một sự kiện tái tạo bề mặt lớn (hoặc một loạt trong số chúng), loài người sẽ chỉ cần nhìn vào nhà bên cạnh để tìm bằng chứng về sự sống ngoài Trái đất. Đối với vấn đề đó, nếu sao Hỏa không bị mất từ tính 4.2 tỷ năm trước, nó có thể tạo ra sự sống của chính nó vẫn còn tồn tại đến ngày nay. Một hệ mặt trời của chúng ta có thể không chỉ có một, mà là ba hành tinh mang sự sống (lân cận lúc đó)!
Những phát hiện này có khả năng sẽ đáng khích lệ đối với những người tin rằng Sao Kim sẽ bị tàn phá vào một ngày nào đó. Biết rằng hành tinh này từng có khí hậu ổn định và có thể duy trì nó bất chấp quỹ đạo của nó, có nghĩa là bất kỳ kỹ thuật sinh thái nào chúng ta làm ở đó sẽ gắn bó.
Điều đó có nghĩa là một ngày nào đó, sao Kim có thể được tạo thành một thế giới cân bằng mà chủ yếu là bao phủ bởi các đại dương với một vài lục địa lớn và quần đảo rộng lớn. Âm thanh như bất cứ nơi nào bạn biết?
