Ngôi sao lùn ô nhiễm là chìa khóa cho nguồn gốc nước trên Trái Đất

Các nhà thiên văn học đã phát hiện ra một ngôi sao lùn trắng với bầu khí quyển bị ô nhiễm có thể làm sáng tỏ vấn đề nguồn nước trên Trái Đất đến từ đâu và số lượng nước có bên ngoài hệ Mặt trời của chúng ta.

Một câu hỏi hỏi lớn trong ngành khoa học hành tinh là liệu nước trên Trái Đất hiện diện dưới dạng vật chất nguyên thủy tạo thành Trái Đất chúng ta, hay nó được mang tới đây do sự va chạm với một thiên thể như tiểu hành tinh, sao chổi và đám bụi tiền hành tinh.

Oxy trong khí quyển

Nguyên cứu mới của một nhóm các nhà thiên văn học Anh và Đức cho thấy nước sinh ra do va chạm có thể có nhiều trong các hệ sao khác bên ngoài hệ Mặt trời của chúng ta. Họ đi đến kết luận này bằng cách đo các thành phần hóa học của bầu khí quyển một ngôi sao lùn trắng, được đặt tên là SDSS J1242.

Sao lùn trắng cơ bản là xác chết của một ngôi sao. Hầu hết các mặt trời nhỏ và vừa sẽ trở thành ngôi lùn trắng vào cuối đời. Những nguyên tố nặng tạo nên lực hấp dẫn bề mặt mạnh trên những ngôi sao này, như carbon và oxy, thế nên bầu khí quyển đơn giản gồm khí hydro và heli.

Bầu không khí của SDSS J1242 chủ yếu là khí heli nhưng các nhà nghiên cứu cũng tìm thấy một lượng lớn oxy và hydro, cùng với đá được tạo thành từ các nguyên tố magie, silic và sắt.

Các phép đo đạc mới cho rằng SDSS J1214 đã phát triển dần lên quanh một hạt nhân nặng ít nhất là 1 exatonne (khoảng 10 mũ 18 tấn) trong thời gian sống của nó, tương tự như khối lượng của hành tinh lùn Ceres trong hệ Mặt trời của chúng ta. Điều gì sẽ xảy ra khi nó tăng trưởng với một tốc độ dị thường 20.000 tấn trên giây, cao hơn nhiều so với bất kỳ ngôi sao lùn trắng kim loại ô nhiễm nào từng biết. Nồng độ oxy cho thấy rằng 40% khối lượng mảnh vỡ hành tinh này là nước, có thể ở dạng băng được bồi tụ bởi một tiểu hành tinh giàu nước.

Một cơ chế tương tự đã được tin là nguồn gốc của các đại dương trên Trái Đất. Bốn tỷ năm trước đây, Trái Đất và những hành tinh đá khác được cho là đã bị các sao chổi và thiên thạch bắn phá. Chúng nằm rải rác trên những vành đai tiểu hành tinh trong quỹ đạo của hệ Mặt trời như những khối khí di chuyển hướng ra ngoài. Những sao chổi và thiên thạch này cung cấp nước và có thể là các phân tử hữu cơ phức tạp, những thứ nền tảng của sự sống.

Những ứng cử viên đầu tiên

Sao chổi được biết là có khả năng chứa nước và trong một thời gian, dường như nó là ứng cử viên triển vọng nhất để đem nước tới Trái Đất. Tuy nhiên, sự phát triển một phép đo đã cho biết nước trên sao chổi là một loại khác so với nước được tìm thấy trên Trái Đất. Vì nước trên sao chổi chứa nhiều deuteri, chất đồng vị nặng hơn của hydro, hơn nước trên Trái đất.

Ghi chép cho biết sao chổi 67P/Churyumov-Gerasimenko có nhiều nước nhất, tàu vũ trụ Rosetta đã đo sao này vào năm 2014, nó có mức deuteri nhiều gấp 3,4 lần so với nước trên Trái đất. Do đó, bây giờ các nhà nghiên cứu đặt hy vọng của họ vào các tiểu hành tinh. Ngày hôm nay, chúng khô ráo và cằn cỗi, nhưng chúng có thành phần hóa học tương tự như Trái đất và có thể đã từng chứa nhiều nước hơn khi hệ Mặt trời được hình thành.

Việc phát hiện ra tiểu hành tinh tặng nước cho sao lùn trắng SDSS J1242 làm tăng thêm sức nặng cho giả thuyết. Tuy nhiên, như các tác giả của nghiên cứu này nhấn mạnh, nếu tổng số lượng carbon trong J1242 tương tự với Mặt trời của chúng ta, tất cả nguyên tố oxy được phát hiện có thể phân phối trong dạng carbon dioxide (CO2) hơn là nước. Trong khi các học giả tranh luận về thứ không chắc chắn này, việc quan sát các bước sóng quan học và tia cực tím có thể cung cấp một câu trả lời dứt khoát.

Sự quan sát trong tương lai về các hệ hành tinh khác và nghiên cứu chi tiết hơn về những ngôi sao lùn trắng ô nhiêm sẽ có một vai trò quan trọng trong việc xác minh vai trò của các tiểu hành tinh trong việc cung cấp nước – và có lẽ sự sống – trên Trái Đất và những thế giới khác.

Thanh Phong, dịch từ Đại Kỷ Nguyên Tiếng Anh