Các nhà khoa học bất đồng quan điểm vì nguồn gốc của nước: Đây là giả thuyết khả dĩ nhất

Minh Tiến |

Không có nước thì không có sự sống trên Trái Đất, nhưng nước tới từ đâu thì không ai biết.

Nước là một chất lỏng không màu, không mùi, không vị. Gần như ở mọi nơi trong cuộc sống ngày nay, nước đều xuất hiện và giúp cho con người tồn tại. Đôi khi, chính vì nước xuất hiện đầy hiển nhiên trong cuộc sống lại khiến cho ta coi nó là điều hiển nhiên, quên luôn việc tìm hiểu về nguồn gốc của nước.

Thế nước trên Trái Đất tới từ đâu? 

NƯỚC TRÊN TRÁI ĐẤT TỚI TỪ ĐÂU?

Cho đến tận hôm nay, các nhà khoa học vẫn không thống nhất quan điểm của họ được rằng nước trên hành tinh của chúng ta đến từ đâu.

Có nhiều giả thuyết khác nhau về nguồn gốc của nước trên Trái Đất; có một số không nhỏ nhà khoa học cho rằng nước có mặt ở hành tinh chúng ta từ lúc hành tinh mới ra đời. Theo giả thiết này, nước được tạo ra từ thành phần hóa học của vật chất vũ trụ khi tụ lại, hình thành ra Trái Đất từ thuở sơ khai.

Lại có nghiên cứu khác cho rằng nước trên hành tinh chúng ta được các sao chổi hoặc các tiểu hành tinh "vận chuyển" tới khi va chạm với Trái Đất. Năm 2019, Viện Khoa học Không gian (Liên bang Nga) cho rằng trùng hợp với thời gian xảy ra "Thời kỳ mưa bom lớn" (tạm dịch từ Heavy Bombardment Period, khi mà các thiên thạch / tiểu hành tinh liên tục va chạm với Trái Đất) cách đây 3,8 tỷ năm, hàng tỷ tấn carbonaceous chondrites (vật chất ngoài Trái Đất) đã rơi xuống Trái Đất, mang theo nước và các nguyên tố dễ bay hơi khác dưới dạng khoáng chất ngậm nước.

Các nhà khoa học bất đồng quan điểm vì nguồn gốc của nước: Đây là giả thuyết khả dĩ nhất - Ảnh 1.

Đại dương bao phủ 71% (khoảng 360 triệu km2) bề mặt hành tinh của chúng ta

Trong tôn giáo lại có một giải thích khác hẳn về nguồn gốc đại dương và nước: Chính Đấng Tối Cao tạo ra vạn vật cùng sự sống muôn loài trên Trái Đất. Nước ở đại dương được cho là có từ nước mắt của Thần, bởi thành phần của nước biển và nước mắt là đồng nhất.

Nhà khoa học kiệt xuất Isaac Newton, cha đẻ của vật lý học hiện đại, cũng đã khiêm tốn mà nói rằng:"Công việc của tôi nếu đem so với sự sáng tạo vĩ đại của Thiên Chúa, thì tôi chỉ là một đứa bé nhặt được một viên sỏi và vỏ ốc trên bãi biển mà thôi. Chân lý vũ trụ mênh mông như biển cả, không phải là điều mà chúng ta có thể khám phá hết được". 

Tuy vậy, không ai cấm các nhà khoa học tiếp tục nghiên cứu, đưa ra các luận thuyết của mình mà trong đó có giải thích của về sự hình thành đại dương và nước.

NƯỚC NẰM SẴN TỪ TRONG RUỘT TRÁI ĐẤT?

Mới đây nhất, trong một bài báo được xuất bản trên tạp chí Physical Review Letters, Giáo sư Artyom Oganov và các đồng nghiệp Trung Quốc tại Viện Khoa học và Công nghệ Liên bang Nga (còn gọi là Skoltech) lại cho rằng một chất không còn tồn tại trên Trái Đất hiện nay có thể đã bảo tồn nước ở phía dưới sâu bề mặt Trái Đất, trong khi tất cả nước trên bề mặt bị bốc hơi trong các vụ va chạm thảm khốc của Trái Đất với các thiên thể khác (khi đó bầu khí quyển chưa xuất hiện, nên khi nước bốc hơi thì sẽ bay thẳng ra ngoài vũ trụ).

Báo cáo này đã được tạp chí khoa học nổi tiếng Vật lý của Hiệp hội Vật lý Hoa Kỳ đăng tải và thu được nhiều chú ý vì tính độc đáo của nó.

Các nhà khoa học bất đồng quan điểm vì nguồn gốc của nước: Đây là giả thuyết khả dĩ nhất - Ảnh 2.

Ảnh mô phỏng bề mặt Trái Đất nhiều năm trước. Ảnh: Dinosaur Pictures

Nước không chỉ gắn bó chặt chẽ với sự xuất hiện của sự sống trên hành tinh mà còn tạo điều kiện cho sự phát triển và tiến hóa của sinh vật, bởi vì sự hiện diện của đại dương làm ổn định khí hậu, từ đó làm giảm nguy cơ tuyệt chủng hàng loạt của sinh vật. Ngoài ra, ngay cả một lượng nhỏ nước trong ruột hành tinh cũng làm "mềm đá" - điều kiện cần thiết cho quá trình kiến ​​tạo mảng - là thứ thay đổi hình dạng của lục địa, đại dương, và đã gây nên động đất, cũng như sự hoạt động của núi lửa. Quan trọng là vậy nhưng chưa ai biết được chính xác rằng nước tới từ đâu.

GS. Artyom Oganov cho biết: "Nhiều nhà khoa học đã đưa ra giả thuyết rằng sao chổi có thể đã mang nước đến cho chúng ta, nhưng nguồn nước từ đây dường như vô cùng nhỏ, không đáng kể. Thực tế là thành phần đồng vị của nước trên Trái Đất và trong sao chổi khác nhau khá nhiều."

Nếu nước không từ trên trời rơi xuống, vậy nó phải đi ra từ trong ruột của Trái Đất. Nhưng giả sử là như vậy, vẫn chưa rõ bằng cách nào mà nước có thể tồn tại trong suốt 30 triệu năm đầu đầy biến động trong lịch sử Trái Đất, khi nhiệt độ Trái Đất đã từng rất cao, rồi bị các tiểu hành tinh bắn phá, thậm chí va chạm với một hành tinh có kích thước bằng sao Hỏa.

Các nhà khoa học bất đồng quan điểm vì nguồn gốc của nước: Đây là giả thuyết khả dĩ nhất - Ảnh 3.

Trái Đất đã từng hứng chịu "mưa bom bão đạn" khi các thiên thạch và tiểu hành tinh liên tục lao xuống. Ảnh: Earth Blog

Tất cả những biến động này được cho là sẽ làm tan chảy vài trăm kilomet lớp vỏ Trái Đất, làm nước bốc hơi và cứ thế thoát ra ngoài vũ trụ. Vì những biến động lớn ở trên lớp bề mặt Trái Đất, có thể suy luận rằng phải có một chất hóa học nào đó có thể tồn tại sâu dưới lớp vỏ Trái Đất, rồi sau đó lại chuyển hóa thành nước khi vỏ Trái Đất không còn biến động nữa; nhưng các nhà khoa học ngày nay chưa tìm ra được chất nào thỏa mãn điều kiện trên.

Tuy nhiên, mới đây thì một nhóm các nhà khoa học khác do Giáo sư Xiao Dong thuộc Đại học Nankai phối hợp với GS. Oganov đã sử dụng phương pháp dự đoán cấu trúc tinh thể USPEX phát hiện ra một hợp chất như vậy: Magie Hydrosilicat - Mg2SiO5H2).

100 TRIỆU NĂM ĐỂ LÊN TỚI BỀ MẶT

Các nhà khoa học bất đồng quan điểm vì nguồn gốc của nước: Đây là giả thuyết khả dĩ nhất - Ảnh 4.

Được biết, hơn 11% khối lượng của hợp chất Magie Hydrosilicat là nước, và nó có thể tồn tại ở nhiệt độ và áp suất cực cao, tới hơn 2 triệu lần bầu khí quyển - giống như trong lõi Trái Đất. Tuy nhiên, mọi người đều biết rằng lõi là một quả cầu kim loại, chủ yếu là sắt, tức là ở trung tâm hành tinh không có nguyên tố nào tạo nên Magie Hydrosilicat?

Các nhà khoa học bất đồng quan điểm vì nguồn gốc của nước: Đây là giả thuyết khả dĩ nhất - Ảnh 5.

Lớp Manti nằm giữa vỏ và lõi Trái Đất.

GS. Oganov giải thích thêm: "Không phải vậy, vì khi đó Trái Đất chưa hình thành lõi. Ở thời kỳ sơ khai của Trái Đất, từ trong ruột tới vỏ đều có các chất giống nhau, và phải mất tới khoảng 30 triệu năm tính từ lúc Trái Đất thành hình để sắt tập trung ở lõi Trái Đất, đẩy Silicat lên lớp phía trên mà nay ta gọi là lớp vỏ Manti." 

Điều này có nghĩa là trong suốt 30 triệu năm đầu, một phần nước của Trái Đất ngày nay đã ẩn mình dưới dạng Hydrosilicat ở sâu trong lõi Trái Đất. Trong suốt thời gian đó, Trái Đất đã phải chịu nhiều vụ bắn phá do các thiên thạch lao xuống. Tới lúc lõi Trái Đất được hình thành, hợp chất Hydro Silicat đã được đẩy tới tầng đất có áp suất thấp hơn khiến cho hợp chất này bị phân rã thành Magie Oxit, Magie Silicat (2 thành phần chính trong lớp vỏ Manti) và nước. Trong suốt 100 triệu năm sau đó, nước dần dần đi lên tới bề mặt.

GS.Oganov cho biết thêm: "Trong khi Trái Đất đang hứng chịu những cơn mưa lửa do các tiểu hành tinh, thậm chí là cả một hành tinh, đâm xuống, nhưng nước vẫn chưa tới được bề mặt, do đó vẫn tồn tại được."

Các nhà khoa học bất đồng quan điểm vì nguồn gốc của nước: Đây là giả thuyết khả dĩ nhất - Ảnh 6.

Hình minh họa nơi trữ nước: (a) Giai đoạn đầu khi lõi Trái Đất bắt đầu hình thành, và (b) sau khi lõi Trái Đất đã hình thành. Nguồn ảnh: Trích từ nghiên cứu của GS. Oganov

Trước đây, không ai nghĩ rằng Silicat có thể xuất hiện ở lõi, nơi có áp suất rất lớn, vì hiện tại người ta cho rằng Silicat không thể tồn tại ở đó. Hơn nữa, không ai nghĩ rằng Hydrosilicat có thể ổn định trong lõi, bởi vì người ta tin rằng nhiệt độ và áp suất khắc nghiệt như vậy sẽ "vắt" nước ra khỏi các khoáng chất. Tuy nhiên, mô hình chính xác của vật liệu dựa trên cơ học lượng tử đã cho thấy điều ngược lại.

Từ giả thuyết mới về nguồn gốc của nước trên mặt đất, các hệ quả cũng được rút ra, liên quan đến các hành tinh khác. Lấy sao Hỏa làm ví dụ, GS. Oganov lập luận rằng hành tinh này không đủ lớn để tạo ra áp suất cần thiết để Magie Hydrosilicat có thể tồn tại. Điều đó giải thích tại sao có rất ít nước trên sao Hỏa.

GS. Xiao Dong giải thích ý nghĩa của điều này đối với các hành tinh bên ngoài Hệ Mặt Trời: "Để một hành tinh ngoài Hệ Mặt Trời có thể tồn tại được, nó cần phải có khí hậu ổn định, tức là phải có cả lục địa và đại dương. Có một ước tính, cho rằng để thỏa mãn điều kiện này, trọng lượng của nước trên một hành tinh, bất kể kích thước, không được vượt quá 0,2% tổng trọng lượng cả hành tinh. 

Kết quả nghiên cứu của chúng tôi cũng cho thấy rằng với các hành tinh lớn nhưng có điều kiện giống với Trái Đất (gọi là Siêu Trái Đất), mọi thứ có thể khác. Ở ngay bề mặt của Siêu Trái Đất cũng có thể có áp suất đủ lớn để Magie Hydrosilicat ngậm nước tồn tại bên ngoài lõi, giữ một lượng lớn nước mãi mãi ở bên trong hành tinh. Vì vậy, Siêu Trái Đất có thể có trữ lượng nước lớn hơn ước tính."

Các nhà khoa học bất đồng quan điểm vì nguồn gốc của nước: Đây là giả thuyết khả dĩ nhất - Ảnh 7.

Từ quyển (màu xanh) bảo vệ Trái Đất khỏi các luồng hạt điện tích lao đến từ Mặt Trời (còn gọi là Gió Mặt Trời), giúp bảo vệ tầng ozon. Ảnh: earth.com

Khám phá này cũng mang tới giá trị nghiên cứu từ quyển của một hành tinh bất kỳ. GS. Oganov giải thích: "Khi nhiệt độ lên tới hơn 2000 độ C, Magie Hydrosilicat sẽ trở thành chất dẫn điện với hạt proton ở Hydro là hạt mang điện tích. Điều này có nghĩa là Hydrosilicat cũng sẽ tham gia vào từ trường của Siêu Trái Đất." 

GS. Oganov cũng cho biết rằng sẽ có nhiều nhiều các giả thuyết khác được suy ra từ kết quả nghiên cứu này.

Theo Nauka&Technika

https://soha.vn/cac-nha-khoa-hoc-bat-dong-quan-diem-vi-nguon-goc-cua-nuoc-day-la-gia-thuyet-kha-di-nhat-20220201221800288.htm

Bạn đọc có thể báo tin, gửi bài viết, clip, ảnh về email khampha@ttvn.vn để nhận nhuận bút cao trong vòng 24h. Đường dây nóng: 0943 113 999

Soha
Trí Thức Trẻ
    Công ty Cổ phần VCCorp

    © Copyright 2010 - 2022 – Công ty Cổ phần VCCorp

    Tầng 17,19,20,21 Toà nhà Center Building - Hapulico Complex,
    Số 1 Nguyễn Huy Tưởng, Thanh Xuân, Hà Nội.
    Email: btv@soha.vn
    Giấy phép thiết lập trang thông tin điện tử tổng hợp trên mạng số 2411/GP-TTĐT do Sở Thông tin và Truyền thông Hà Nội cấp ngày 31 tháng 07 năm 2015.
    Chịu trách nhiệm nội dung: Ông Nguyễn Thế Tân
    Điện thoại: 024 7309 5555

    Liên hệ quảng cáo:
    Hotline: 0942.86.11.33
    Email: giaitrixahoi@admicro.vn
    Hỗ trợ & CSKH:
    Tầng 20, tòa nhà Center Building, Hapulico Complex,
    số 1 Nguyễn Huy Tưởng, phường Thanh Xuân Trung, quận Thanh Xuân, Hà Nội.
    Tel: (84 24) 7307 7979
    Fax: (84 24) 7307 7980
    Chính sách bảo mật

    Chat với tư vấn viên