Phát hiện oxy trong bầu khí quyển của sao Kim

Oxy chiếm khoảng 21% bầu khí quyển trên Trái Đất, phần còn lại chủ yếu là nitơ. Hầu hết các sinh vật sống, bao gồm cả con người, đều cần oxy để tồn tại.

Sao Kim, hành tinh “láng giềng” của Trái Đất, lại có cấu tạo khí quyển hoàn toàn khác. Bầu khí quyển của sao Kim gồm 96,5% là carbon dioxide, với lượng nitơ và khí vi lượng ít hơn. Trước đây, giới khoa học cho rằng hành tinh này gần như không có oxy. Nhưng thực tế, sao Kim ít được giới khoa học chú ý đến so với các hành tinh khác, như sao Hỏa, bởi việc phát hiện trực tiếp lượng oxy trên hành tinh này vẫn còn khó khăn.

Sử dụng Đài quan sát Thiên văn Hồng ngoại Tầng bình lưu (SOFIA), các nhà khoa học của Cơ quan Hàng không Vũ trụ Mỹ (NASA) và Trung tâm Hàng không Vũ trụ Đức đã phát hiện ra oxy nguyên tử trong một lớp mỏng giữa hai lớp khác của bầu khí quyển sao Kim.

Các nhà khoa học đã tìm thấy oxy nguyên tử (gồm một nguyên tử oxy), khác với oxy phân tử – gồm hai nguyên tử oxy và là loại giúp sinh vật có thể hít thở. Đây là lần đầu tiên các nhà nghiên cứu phát hiện oxy trong bầu khí quyển của sao Kim vào ban ngày. Sao Kim quay chậm hơn nhiều so với Trái Đất.

Nhà vật lý Heinz-Wilhelm Hübers tại Trung tâm Hàng không Vũ trụ Đức, tác giả chính của nghiên cứu công bố trên Tạp chí Nature Communications, cho biết: “Bầu khí quyển của Sao Kim rất dày đặc. Thành phần của hành tinh này cũng rất khác so với Trái Đất”.

Bầu khí quyển dày đặc của hành tinh này cũng giữ nhiệt trong hiệu ứng nhà kính. Theo ông Hübers, hành tinh này không phải là nơi các sinh vật có thể sống được.

Sao Kim có phần bề mặt ban ngày – nơi tiếp xúc với ánh sáng Mặt Trời – và phần bề mặt ban đêm. Các nhà khoa học khám phá ra các oxy nguyên tử được tạo ra ở phần bề mặt ban ngày.

Theo phát hiện mới, oxy được tạo ra bằng bức xạ cực tím từ Mặt Trời, phân tách carbon dioxide và carbon monoxide trong khí quyển thành các nguyên tử oxy và các hóa chất khác. Một phần oxy sau đó được gió vận chuyển đến phần bề mặt ban đêm của sao Kim.

Nhà vật lý thiên văn Helmut Wiesemeyer, đồng tác giả nghiên cứu tại Viện Thiên văn vô tuyến Max Planck (Đức), cho hay: “Việc phát hiện oxy nguyên tử trên sao Kim là bằng chứng rõ ràng về hoạt động quang hóa – kích hoạt bởi bức xạ tia cực tím Mặt Trời và sự dịch chuyển của các nguyên tử nhờ gió trong bầu khí quyển của sao Kim. Trên Trái Đất, tầng ozone tầng bình lưu bảo vệ sự sống của chúng ta cũng là ví dụ điển hình cho hoạt động quang hóa này”.

Trên sao Kim, có một lớp mây chứa axit sulfuric cao tới khoảng 65 km so với bề mặt của hình tinh này, cùng gió mạnh như bão thổi theo hướng ngược lại với hướng quay của nó. Ở độ cao khoảng 120 km phía trên bề mặt, gió mạnh thổi cùng hướng với chuyển động quay của hành tinh này. Các nhà khoa học phát hiện oxy tập trung giữa hai lớp này, ở độ cao khoảng 100 km. Nhiệt độ của oxy được phát hiện dao động từ khoảng -120 độ C ở phía ban ngày và -160 độ C ở phía ban đêm của sao Kim.

Trước đó, để để phát hiện oxy trên sao Kim vào ban ngày, các nhà khoa học thường sử dụng phương pháp gián tiếp, dựa trên các phép đo phân tử khác kết hợp với mô hình quang hóa.

Sao Kim có đường kính khoảng 12.000 km, nhỏ hơn Trái Đất một chút. Trong hệ Mặt Trời, Trái Đất nằm trong vùng có thể sinh sống được quanh Mặt Trời, khoảng cách không quá gần và cũng không quá xa so với một ngôi sao có thể tồn tại sự sống. Trong đó, Sao Kim ở gần ranh giới bên trong và sao Hỏa ở gần rìa ngoài.

Phan Anh