07/02/2022

Tìm ra nguồn gốc của nước trên Trái đất thuở sơ khai

Nước trên Trái đất thuở sơ khai có thể tới từ gió mặt trời và thiên thạch theo các mẫu vật thu thập từ tiểu hành tinh Itokawa do tàu thăm dò vũ trụ Nhật Bản thực hiện. 

Mắt xích bị khuyết về nước trên Trái đất từ đâu ra

Nước trên Trái đất đầu tiên nhất có thể rơi xuống hành tinh non trẻ dưới dạng hạt bụi tạo ra từ tương tác của gió mặt trời, dòng hạt tích điện phát ra từ Mặt trời, với các thiên thể khác nhau trong Hệ Mặt trời, theo một nghiên cứu mới. 

Nhà khoa học hành tinh Luke Daly tại Đại học Glasgow ở Anh, tác giả chính của nghiên cứu mới về nguồn gốc của nước trên Trái đất, cho biết: “Gió mặt trời là những luồng chủ yếu có ion hydro và heli, chảy liên tục từ Mặt trời ra ngoài vũ trụ. Khi những ion hydro đó va vào một bề mặt không có không khí như một tiểu hành tinh hoặc một hạt bụi không gian, chúng xuyên qua vài chục nanomet bên dưới bề mặt và ở đây chúng có thể ảnh hưởng đến thành phần hóa học của thiên thể\”. 

Theo thời gian, hiệu ứng phong hóa không gian này của các ion hydro có thể đẩy đủ lượng nguyên tử ôxy từ các vật liệu trong đá để tạo ra nước vốn bị khóa bên trong tiểu hành tinh, nhà khoa học hành tinh Luke Daly nói thêm.

Cơ chế này có thể là mắt xích bị khuyết giải thích sự phong phú và thành phần hóa học của nước trên Trái đất. Bề mặt Trái đất được bao phủ 70% là nước nhưng giải thích về nguồn gốc của nước trên hành tinh này là vấn đề các nhà khoa học tranh luận từ lâu. Lượng nước trên Trái đất nhiều hơn bất kỳ hành tinh nào khác trong Hệ Mặt trời. Tuy nhiên, hiện tại chưa có lý thuyết nào đủ thuyết phục để giải thích toàn diện cho sự tồn tại của nước trên Trái đất. Một quan điểm chiếm ưu thế là các tiểu hành tinh giàu carbon, từng va chạm với Trái đất non trẻ cách đây khoảng 4,6 tỉ năm, đã cung cấp nước cho hành tinh.

Tuy nhiên, phân tích hóa học chi tiết về các thiên thạch nhóm chondrit cacbon cho thấy rằng nước bị khóa bên trong những tiểu hành tinh giàu carbon này không hoàn toàn khớp với dấu vết hóa học của nước trên Trái đất.

Sự khác biệt này khiến các nhà nghiên cứu tin rằng phải có ít nhất một nguồn bổ sung chất lỏng mang lại sự sống cho Trái đất. Thiên thạch nhóm chondrit cacbon có xu hướng có nước chứa nhiều đơtêri – dạng hydro với một neutron, trong khi hydro của Trái đất chủ yếu là dạng nhẹ hơn gọi là proti không có neutron.

Tin tốt cho du hành vũ trụ

Để tìm nguồn nước bổ sung của Trái đất, nhóm các nhà nghiên cứu đã phân tích thành phần của tiểu hành tinh đá giàu silic oxit bằng kỹ thuật mới gọi là chụp cắt lớp đầu dò nguyên tử. Các nhà nghiên cứu đã đo cấu trúc nguyên tử của những hạt này để phát hiện các phân tử nước riêng lẻ. Những mẫu vật trong nghiên cứu tới từ tiểu hành tinh Itokawa, được tàu thăm dò Hayabusa của Nhật Bản đưa về Trái đất năm 2010.

\”Kỹ thuật cho phép chúng tôi có cái nhìn cực kỳ chi tiết bên trong 50 nanomet đầu tiên hoặc tương đương bề mặt hạt bụi trên Itokawa – tiểu hành tinh quay quanh Mặt trời theo chu kỳ 18 tháng\” – Phil Bland, giám đốc Trung tâm Khoa học và Công nghệ Không gian tại Đại học Curtin ở Australia và đồng tác giả của nghiên cứu mới, cho biết. 

Chuyên gia Bland cho biết thêm, những hạt được tạo ra trong tương tác của bụi Itokawa và gió mặt trời có nhiều dạng hydro hơn là các tiểu hành tinh giàu carbon.

“Điều đó cho thấy rõ ràng bụi hạt mịn, được tạo ra từ gió mặt trời và hút vào Trái đất hình thành hàng tỉ năm trước, có thể là nguồn tạo ra nước đã bị mất tích của hành tinh\” – ông nói. 

Nhưng nghiên cứu này không chỉ giúp tìm ra nguồn gốc của nước trên Trái đất mà cũng cho thấy nước có thể bị khóa trong các lớp đá bề mặt của nhiều thiên thể trong vũ trụ, bao  gồm cả Mặt trăng và các tiểu hành tinh. Nếu được xác nhận, đây sẽ là tin tốt cho các chuyến thám hiểm không gian sâu của nhân loại trong tương lai vì những nguồn cung cấp cần thiết có thể dễ tìm hơn. 

\”Một trong những vấn đề của việc khám phá không gian vũ trụ của con người trong tương lai là làm thế nào các phi hành gia tìm đủ nước để sống sót và hoàn thành nhiệm vụ mà không cần mang theo trong hành trình\” – Hope Ishii, nhà địa vật lý tại Đại học Hawai\’i ở Manoa, Mỹ, cũng là một đồng tác giả của bài báo, lưu ý. 

Bà chỉ ra, quá trình phong hóa trong không gian tương tự tạo ra nước trên Itokawa sẽ xảy ra ở mức độ này hay mức độ khác ở nhiều hành tinh không có không khí trong vũ trụ.  \”Điều đó có nghĩa là các nhà thám hiểm không gian cũng có thể xử lý nguồn cung cấp nước mới từ lớp bụi trên bề mặt hành tinh\” – bà nói. 

Nghiên cứu tìm ra nguồn gốc của nước trên Trái đất xuất bản ngày 29.11 trên tạp chí Nature Astronomy.