Vật lý thiên văn dẫn đầu bởi UNIGE và NCCR PlanetS đang điều tra quá khứ của sao Kim Để tìm hiểu xem hành tinh chị em của chúng ta Trái đất có đại dương hay không.

Sao Kim có thể được coi là cặp song sinh xấu xa của Trái đất. Thoạt nhìn, nó có khối lượng và kích thước tương tự như hành tinh quê hương của chúng ta, được làm chủ yếu bằng vật liệu đá, chứa một ít nước và có bầu khí quyển. Tuy nhiên, quan sát kỹ hơn sẽ thấy những điểm khác biệt đáng kinh ngạc giữa chúng: bầu khí quyển carbon dioxide dày của sao Kim, nhiệt độ và áp suất bề mặt tối đa, và lưu huỳnh. chua Những đám mây thực sự là một sự tương phản hoàn toàn với những điều kiện cần thiết cho sự sống trên Trái đất. Tuy nhiên, điêu nay không phải luôn luôn đung.

Các nghiên cứu trước đây cho rằng sao Kim có thể là một nơi hiếu khách hơn trong quá khứ, với các đại dương nước lỏng của nó. Một nhóm các nhà vật lý thiên văn dẫn đầu bởi Đại học Geneva (UNIGE) và Trung tâm Quốc gia về Hiệu quả trong Nghiên cứu (NCCR) PlanetS, Thụy Sĩ, đã tìm hiểu xem liệu hành tinh sinh đôi của chúng ta có thực sự trải qua các giai đoạn ôn hòa hơn hay không. Kết quả được công bố trên tạp chí bản chất nóng nảy, chỉ ra rằng đây không phải là trường hợp.

Góc nhìn của một nghệ sĩ về bề mặt và bầu khí quyển của sao Kim thời kỳ đầu, hơn 4 tỷ năm trước. Trước mắt là một nhà thám hiểm bí ẩn ngạc nhiên khi thấy các đại dương bốc hơi hoàn toàn lên bầu trời. Tín dụng: © Manchu

Sao Kim gần đây đã trở thành một chủ đề nghiên cứu quan trọng đối với các nhà vật lý thiên văn. ESA và NASA Năm nay, tôi quyết định gửi ít nhất ba sứ mệnh thám hiểm không gian trong thập kỷ tới tới hành tinh thứ hai gần mặt trời nhất. Một trong những câu hỏi chính mà các sứ mệnh này nhắm đến để trả lời là liệu Sao Kim có tổ chức các đại dương ban đầu hay không. Các nhà vật lý thiên văn dẫn đầu bởi Martin Turbet, một nhà nghiên cứu tại Khoa Thiên văn của Khoa Khoa học tại UNIGE và là thành viên của NCCR PlanetS, đã cố gắng trả lời câu hỏi này bằng các công cụ có sẵn trên Trái đất.

Martin Turbet giải thích: “Chúng tôi đã mô phỏng khí hậu của Trái đất và sao Kim vào thời điểm bắt đầu quá trình tiến hóa của chúng, hơn bốn tỷ năm trước, khi bề mặt của các hành tinh vẫn đang tan chảy,” Martin Turbet giải thích. “Nhiệt độ cao kèm theo có nghĩa là bất kỳ nước nào cũng tồn tại ở dạng hơi nước, như trong một nồi áp suất khổng lồ.”

Sử dụng các mô hình 3-D phức tạp của bầu khí quyển, tương tự như các nhà khoa học sử dụng để mô phỏng khí hậu hiện tại của Trái đất và sự tiến hóa trong tương lai, nhóm nghiên cứu đã nghiên cứu cách khí quyển của hai hành tinh phát triển theo thời gian và liệu các đại dương có thể hình thành trong quá trình này hay không.

Martin Turbet nói: “Nhờ những mô phỏng của chúng tôi, chúng tôi có thể chứng minh rằng điều kiện khí hậu không cho phép hơi nước ngưng tụ trong bầu khí quyển của Sao Kim. Điều này có nghĩa là nhiệt độ chưa bao giờ giảm đủ để nước trong bầu khí quyển tạo thành những hạt mưa có thể rơi trên bề mặt của nó. Thay vào đó, nước vẫn ở dạng khí trong khí quyển và các đại dương không bao giờ được hình thành. Nhà nghiên cứu Geneva tiếp tục cho biết: “Một trong những lý do chính cho điều này là do các đám mây hình thành ưu tiên ở phía đêm của hành tinh.

Sự khác biệt nhỏ có hậu quả lớn

Đáng ngạc nhiên, các mô phỏng của vật lý thiên văn cũng tiết lộ rằng Trái đất có thể dễ dàng chịu chung số phận với sao Kim. Nếu Trái đất ở gần mặt trời hơn một chút, hoặc nếu mặt trời rực rỡ như thời “trẻ” như bây giờ, thì hành tinh của chúng ta ngày nay sẽ trông rất khác. Có khả năng là bức xạ tương đối yếu của Mặt trời trẻ đã cho phép Trái đất đủ lạnh để ngưng tụ nước tạo nên các đại dương của chúng ta. Đối với Emeline Bolmont, giáo sư tại UNIGE, đồng thời là thành viên PlaneS và đồng tác giả của nghiên cứu, “Đây là sự phản ánh hoàn toàn theo cách chúng ta nhìn nhận về cái mà lâu nay được gọi là ‘nghịch lý Mặt trời trẻ mờ nhạt’. Nó từ lâu đã được coi là một trở ngại lớn cho sự xuất hiện của sự sống trên Trái đất! ”Lập luận cho rằng nếu bức xạ của mặt trời yếu hơn nhiều so với hiện nay, nó có thể biến Trái đất thành một quả cầu băng thù địch với sự sống. “Nhưng hóa ra đối với một Trái đất trẻ rất nóng, mặt trời mờ nhạt này thực sự có thể là một cơ hội bất ngờ,” nhà nghiên cứu tiếp tục.

Đồng tác giả nghiên cứu David Ehrenreich, giáo sư tại Khoa Thiên văn tại UNIGE và là thành viên của NCCR PlanetS, cho biết: “Kết quả của chúng tôi dựa trên các mô hình lý thuyết và là một nền tảng quan trọng trong việc trả lời câu hỏi về lịch sử của Sao Kim. “Nhưng chúng tôi sẽ không thể đánh giá nó một cách dứt khoát trên máy tính của chúng tôi. Việc quan sát ba sứ mệnh không gian trong tương lai tới Sao Kim sẽ là cần thiết để xác nhận – hoặc bác bỏ – công việc của chúng tôi.” Triển vọng này khiến Emlyn Polmont thích thú, người mà “những câu hỏi tuyệt vời này có thể được giải quyết bởi Trung tâm Sự sống trong Vũ trụ Mới, được thành lập gần đây trong Khoa Khoa học UNIGE.”

Tham khảo: “Sự bất đối xứng của đám mây ngày và đêm ngăn cản các đại dương ban đầu trên sao Kim chứ không phải trên Trái đất” của Martin Turbet, Emeline Polmont, Guillaume Chaverot, David Ehrenreich, Jeremy Leconte và Emmanuel Mark, ngày 13 tháng 10 năm 2021, bản chất nóng nảy.
DOI: 10.1038 / s41586-021-03873-w