Sau khi nghiên cứu về một đĩa hình thành hành tinh bụi khí bao quanh một ngôi sao cách Trái đất 1.300 năm ánh sáng, các nhà khoa học phát hiện rằng nước trên Trái đất thậm chí có trước cả Mặt trời.
Làm thế nào Trái đất có được nước? Đó là một câu hỏi mà nhiều người trong chúng ta có thể đã tự đặt ra.
Chúng ta hiện biết rằng, trong quá khứ xa xưa, sao Hỏa là một hành tinh ấm và ẩm ướt hơn nhiều so với hiện nay; và các mặt trăng băng giá như Enceladus của sao Thổ và Europa của sao Mộc được cho là có các đại dương dưới bề mặt có thể cung cấp các điều kiện phù hợp cho sự sống.
Nhưng nước trong hệ Mặt trời đến từ đâu? Làm thế nào để một hành tinh hoặc thiên thể có được nước?
Các nhà thiên văn học đã sử dụng kính viễn vọng ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) ở Chile để nghiên cứu ngôi sao V883 Orionis. Cụ thể, họ đã quan sát đĩa khí và bụi vũ trụ bao quanh ngôi sao.
Giống như Mặt trời của chúng ta trong giai đoạn sơ khai, một ngôi sao mới hình thành có một đĩa vật chất bụi trên quỹ đạo xoay quanh nó. Theo thời gian, lực hấp dẫn làm cho vật chất xung quanh liên kết lại với nhau và hình thành các cấu trúc ngày càng lớn hơn, cuối cùng phát triển thành các hành tinh quay quanh ngôi sao, giống như Trái đất và các thiên thể khác quay quanh Mặt trời.
Nhóm nghiên cứu, do nhà thiên văn học John J. Tobin từ Đài thiên văn vô tuyến quốc gia ở Hoa Kỳ dẫn đầu, đã sử dụng ALMA để nghiên cứu đĩa hình thành hành tinh xung quanh V883 Orionis, cách Trái đất 1.300 năm ánh sáng. Họ có thể đo các dấu hiệu hóa học của nước có trong đĩa và sự di chuyển của nó từ đám mây hình thành sao đến các hành tinh.
Trong khi nước mà chúng ta thường nhìn thấy trên Trái đất bao gồm 1 nguyên tử oxy và 2 nguyên tử hydro, thì trong nghiên cứu mới nhất này, các nhà khoa học đã phân tích một phiên bản nặng hơn của nước, trong đó một trong các nguyên tử hydro được thay thế bằng deuterium, một đồng vị nặng của hydro.
Và bởi vì nước “nhẹ” và nước “nặng” hình thành trong các điều kiện khác nhau, nhóm nghiên cứu có thể sử dụng tỷ lệ của nước để khám phá thời gian và địa điểm nước được hình thành. Chẳng hạn, các nghiên cứu trước đây về sao chổi đã phát hiện ra rằng chúng chứa một tỷ lệ tương tự như nước trên Trái đất, dẫn đến ý tưởng cho rằng sao chổi có thể đã mang nước đến hành tinh của chúng ta.
Tobin nói: “Thành phần của nước trong đĩa rất giống với thành phần của sao chổi trong hệ Mặt trời của chúng ta. Điều này xác nhận ý tưởng cho rằng nước trong các hệ hành tinh được hình thành cách đây hàng tỷ năm, trước khi Mặt trời được hình thành, trong không gian liên sao và được chuyển đến cả sao chổi và Trái đất”.
Tuy nhiên, việc quan sát nước hóa ra lại trở thành một thách thức, giống như bạn cố gắng nghiên cứu cấu tạo hóa học của một chất quay quanh một ngôi sao cách xa 1.300 năm ánh sáng.
Margot Leemker, đồng tác giả nghiên cứu, nghiên cứu sinh tiến sĩ tại Đài quan sát Leiden ở Hà Lan, cho biết: “Hầu hết nước trong các đĩa hình thành hành tinh đều ở dạng băng, vì vậy nó thường bị che khuất khỏi tầm nhìn của chúng ta”.
Khi nước tồn tại ở dạng khí, các nhà thiên văn học có thể phát hiện ra nó vì các phân tử có thể quay và rung động, tạo ra bức xạ có thể được nghiên cứu bằng kính thiên văn cực mạnh. Nhưng khi nước bị đóng băng, các phân tử liên kết chặt chẽ hơn nhiều và không thể di chuyển tự do. Ở phần ngoài cùng của đĩa quanh V883 Orionis, nước bị đóng băng và không dễ phát hiện.
Nhưng bức xạ phát ra từ ngôi sao làm nóng phần bên trong của đĩa, khiến nước tại đó chuyển thành dạng khí dễ phát hiện hơn. Các quan sát ALMA cho phép nghiên cứu thành phần hóa học của nước tại V883 Orionis, phân tích thành phần của nó và lập bản đồ phân bố của nó trong đĩa. Họ phát hiện ra rằng lượng nước chứa trong đĩa nhiều gấp ít nhất 1.200 lần lượng nước có trong tất cả các đại dương trên Trái đất.
Theo skyatnightmagazine
Văn Thiện biên dịch
