Phát hiện làm sáng tỏ bi kịch của hành tinh song sinh với Trái đất

Bầu khí quyển các hành tinh thường bị rò rỉ. Không có thứ gì có thể ngăn cản việc giữ bầu khí quyển bị thất thoát khối lượng, một số vật chất trong đó chắc chắn sẽ bốc hơi vào không gian.

Trái đất mất khoảng 90 tấn vật chất trong khí quyển mỗi ngày. Con số đó không nhiều đến mức gây chú ý, nhưng điều đó gợi cho chúng ta một số manh mối về lý do tại sao một số hành tinh khác lại xảy ra hiện tượng như vậy. Ví dụ, sao Kim được cho là đã có thời ôn hòa giống Trái đất, với nước ở dạng lỏng trên bề mặt. Giờ đây, sao Kim là một hành tinh địa ngục nóng bỏng bị bóp nghẹt trong những đám mây carbon dioxide tạo ra mưa axit sulfuric.

Gần đây, một tàu vũ trụ bay ngang qua sao Kim đã phát hiện ra các nguyên tử carbon và oxy rò rỉ từ hành tinh song sinh bất hạnh của Trái đất. Khám phá này kết hợp với những phát hiện trước đó về sự thất thoát hydro có thể mang lại manh mối về sự biến đổi đáng kinh ngạc của hành tinh này.

Nhà vật lý thiên văn Dominique Delcourt thuộc Trung tâm Nghiên cứu Khoa học Quốc gia (CNRS) ở Pháp cho biết: “Việc mô tả đặc điểm của sự thất thoát các ion nặng và hiểu được cơ chế đào thoát khỏi sao Kim là rất quan trọng để hiểu được bầu khí quyển của hành tinh này đã phát triển như thế nào và nó đã mất hết nước như thế nào”.

Mặc dù là hàng xóm gần nhất của chúng ta và là hành tinh giống Trái đất nhất trong Hệ Mặt trời, nhưng không có nhiều thông tin về sao Kim (ít nhất là so với một hàng xóm khác là sao Hỏa mà lý do là sao Kim có khí quyển dày đặc trong khi sao Hỏa gần như không có khí quyển). Hiện tại chỉ có một tàu chuyên nghiên cứu cận cảnh sao Kim: tàu quỹ đạo Akatsuki đã nghiên cứu bầu khí quyển của sao Kim từ năm 2010. Nhưng các tàu vũ trụ trong những sứ mệnh khác cũng có quan sát thoáng qua về sao Kim trên đường chúng thực hiện nhiệm vụ chính.

BepiColombo là một sứ mệnh chung giữa Cơ quan Thám hiểm Hàng không Vũ trụ Nhật Bản và Cơ quan Vũ trụ Châu Âu để nghiên cứu sao Thủy. Quá trình thực hiện sứ mệnh của nó có hai lần bay ngang qua sao Kim, một vào năm 2020 và một vào năm 2021. Thậm chí lần thứ 2 tàu thăm dò đã bay vào một phần môi trường từ tính của Sao Kim mà trước đây chưa từng được khám phá.

Sao Kim hiện giờ không có từ trường được tạo ra từ lõi bên trong hành tinh như Trái đất. Đúng hơn, từ trường của sao Kim là kết quả của một loạt tương tác giữa các hạt tích điện trong bầu khí quyển phía trên của sao Kim với từ trường và các ion chuyển động trong luồng gió mặt trời. Kết quả của tương tác đó hình thành một vành từ quyển tính yếu hình giọt nước, với phần đuôi bị gió mặt trời thổi đi.

Bao bọc xung quanh từ quyển là vỏ từ, nằm giữa ranh giới bên ngoài của từ quyển và vùng bị nén gọi là “cánh cung sốc”. Đây là vùng mà BepiColombo đã bay qua, giữa sao Kim và Mặt trời, gần như lướt qua hành tinh này. Và các thiết bị của tàu BepiColombo đã phát hiện ra oxy và carbon, bằng cách nào đó đã được gia tốc đủ để thoát khỏi lực hấp dẫn của sao Kim.

Nhà vật lý thiên văn Lina Hadid của CNRS cho biết: “Đây là lần đầu tiên người ta quan sát thấy các ion carbon tích điện dương thoát ra khỏi bầu khí quyển của sao Kim. Chúng là những ion nặng thường chuyển động chậm, vì thế chúng tôi vẫn đang cố gắng tìm hiểu cơ chế hoạt động của chuyện này. Có thể một luồng 'gió' tĩnh điện thổi chúng ra khỏi hành tinh hoặc chúng có thể được tăng tốc thông qua các quá trình ly tâm".

Ít nhất ba sứ mệnh đang được lên kế hoạch để nghiên cứu sao Kim trong tương lai gần với hy vọng sẽ làm sáng tỏ nhiều câu hỏi còn lại, chẳng hạn như cơ chế thoát khí carbon; liệu hành tinh này có còn hoạt động núi lửa hay không và câu hỏi hóc búa về việc liệu sự sống có thể ẩn nấp giữa các đám mây của sao Kim hay không. Và tất nhiên, còn một câu hỏi chờ giải đáp là sao Kim đã phát triển như thế nào từ một thế giới có thể đã từng rất giống với hành tinh của chúng ta.

Nhà vật lý thiên văn Moa Persson thuộc Viện Vật lý Vũ trụ Thụy Điển cho biết: “Các kết quả gần đây cho thấy sự bốc hơi khí quyển khỏi sao Kim không thể giải thích đầy đủ sự thất thoát lượng nước trong lịch sử của hành tinh song sinh với Trái đất. Nghiên cứu này là một bước quan trọng để khám phá sự thật về quá trình tiến hóa lịch sử của bầu khí quyển sao Kim và các sứ mệnh sắp tới sẽ giúp lấp đầy nhiều khoảng trống kiến thức”.