Nghiên cứu: Sao chổi có thể là một trong những nhân tố tạo ra nguồn nước trên Trái Đất

Phạm Hải

Nguồn gốc của nước trên Trái Đất từ lâu đã là một trong những câu hỏi gây tranh cãi lớn trong giới khoa học. Nước bắt nguồn từ nhiều phản ứng hóa học phức tạp và nó cũng là thành phần chủ yếu của sao chổi (tiểu hành tinh) - các thiên thể nhỏ trôi nổi trong hoặc ngoài hệ mặt trời. Thực tế này dẫn đến một luận điểm đang nhận được nhiều ý kiến đồng tính, đó là việc một lượng lớn nước trên hành tinh của chúng ta được tạo ra bởi sao chổi khi chúng va chạm với bề mặt Trái Đất.

Điều này nghe có vẻ khó tin, tuy nhiên một nghiên cứu mới được công bố đã chỉ ra rằng hàng loạt phản ứng hóa học trong các tiểu hành tinh có thể đã giải phóng một lượng lớn nước, góp phần kiến tạo nên một hành tinh được bao phủ bởi 3/4 là nước như chúng ta thấy hiện nay.

Từ trước đến nay, các nhà thiên văn học vẫn luôn có suy nghĩ cho rằng nước trong không gian chủ yếu đến từ sao chổi - những quả cầu tuyết mang trên mình một lượng lớn nước đóng băng vĩnh cửu. Lượng nước này bị giữ lại trong silicat thủy tinh, nhưng có thể được giải phóng khỏi “ma trận đá” của sao chổi nếu gặp điều kiện thích hợp. Điều này không phải sai, nhưng khó có thể là nguồn gốc giải thích cho lượng lớn nước tồn tại trên Trái Đất.

Một số nghiên cứu gần đây đã thách thức khái niệm sao chổi mang lượng nước lớn đến Trái Đất, mặc dù “phương thức phân phối” cụ thể vẫn chưa thực sự được giải đáp. Ngoài ra, nước mà chúng ta nhìn thấy trên Trái Đất không có thành phần hóa học giống tuyệt đối như nước trong sao chổi.

Gần đây, các phân tích về một số đồng vị từ sao chổi 67 P/Churyumov–Gerasimenko đã chỉ ra rằng sự đóng góp của băng sao chổi vào các đại dương Trái Đất là ít hơn 1%, cho thấy sự cần thiết của các “ứng cử viên” khác đối với nguồn gốc của nước trên mặt đất.

Trong khi hầu hết các nhà nghiên cứu chỉ nhìn vào các vật thể băng giá trong hệ mặt trời để giải thích cho nguồn nước trên hành tinh, một nhóm các nhà nghiên cứu ở Sapporo, Nhật Bản, đã để mắt đến các loại vật chất hữu cơ khác cũng khá phổ biến trong không gian.

Cụ thể, nhóm nghiên cứu đã thử trộn lẫn hỗn hợp nước, amoniac và carbon monoxide - những loại vật chất phổ biến trong không gian, sau đó cho chúng tiếp xúc với ánh sáng cực tím nhằm mô phỏng các điều kiện ngoài không gian. Hỗn hợp được nung nóng dần dần ở mức nhiệt từ 24 đến 400 độ C trong điều kiện áp suất tiêu chuẩn. Ở khoảng nhiệt độ 350 độ C, sự hình thành các giọt nước đã trở nên rõ ràng và kích thước của chúng cũng tăng lên khi nhiệt độ tăng. Ở mức nhiệt 400 độ C, ngoài nước, đã có thêm cả sự xuất hiện của dầu đen được sản xuất.

Mô phỏng thí nghiệm

Tóm lại khi được tác động ở mức nhiệt cao, các hợp chất hữu cơ trên sao chổi có thể giải phóng một lượng lớn nước và dầu. Điều này cho thấy rằng chính thành phần vật chất trong các tiểu hành tinh mới là yếu tố tạo ra lượng lớn nước khi chúng va chạm với Trái Đất, thay vì lượng băng giá đóng trên bề mặt sao chổi như suy nghĩ của nhiều người từ trước đến nay.

Đặc biệt, dầu được tạo ra trong quá trình này cũng có thành phần tương tự với dầu thô được lấy từ dưới mặt đất. Cuối năm nay, tàu vũ trụ Hayabusa2 của Nhật Bản sẽ mang theo các mẫu vật thu được từ tiểu hành tinh Ryugu về Trái Đất. Các nhà thiên văn học hy vọng rằng việc phân tích vật liệu hữu cơ trong các mẫu này sẽ giúp trả lời rõ hơn câu hỏi về nguồn gốc của nước trên Trái Đất.