Nguồn gốc của nước trên Trái đất thuở sơ khai

Trong nghiên cứu mới, các nhà khoa học cho rằng nước đã rơi xuống Trái đất non trẻ dưới dạng những hạt bụi hình thành từ sự tương tác của gió Mặt trời – dòng hạt tích điện phát ra từ Mặt trời – với các thiên thể khác nhau trong Thái Dương hệ.

Công bố mới nói trên được tạp chí Nature Astronomy chia sẻ vào cuối tháng 11/2021. Các mẫu vật do tàu thăm dò vũ trụ của Nhật Bản thu thập từ tiểu hành tinh Itokawa tiết lộ bằng chứng cho thấy gió Mặt trời có thể đã góp phần tạo ra nước trên Trái đất thuở sơ khai.

Luke Daly, tác giả chính của nghiên cứu tại Đại học Glasgow (Vương quốc Anh), cho biết: Gió Mặt trời là một luồng hạt điện tích chủ yếu bao gồm các ion hydro và heli giải phóng từ Mặt trời ra ngoài không gian. Khi những ion hydro va chạm với bề mặt của một tiểu hành tinh hoặc hạt bụi trong môi trường không có không khí, chúng xuyên qua vài chục nanomet bên dưới bề mặt và có thể ảnh hưởng đến thành phần hóa học của đá. Theo thời gian, các ion hydro kết hợp với nguyên tử oxy có trong thành phần đá của tiểu hành tinh, hoặc các hạt bụi để tạo ra nước gần bề mặt. Cơ chế này có thể là mắt xích còn thiếu để giải thích sự phong phú và thành phần hóa học của nước trên Trái đất mà lâu nay các nhà khoa học vẫn chưa hiểu rõ. 

Daly và cộng sự đã sử dụng kỹ thuật chụp cắt lớp thăm dò nguyên tử để phân tích các mẫu bụi mà tàu vũ trụ Hayabusa của Nhật Bản thu thập từ tiểu hành tinh đá Itokawa giàu silic oxit. Mỗi hạt bụi có chiều rộng bằng sợi tóc người. Kết quả phân tích cho thấy, bề mặt các hạt bụi sau khi chịu tác động của gió Mặt trời đã tạo ra nước (H2O, chứa hai nguyên tử hydro và một oxy) và một lớp giàu phân tử hydroxit (OH, chứa một nguyên tử oxy và một hydro). Nếu mở rộng quy mô [so với kích thước hạt bụi], mỗi mét khối đá sẽ chứa khoảng 20 lít nước.

Hệ Mặt trời có rất nhiều bụi vào thuở sơ khai. Vì vậy, những đám mây bụi chứa đầy nước đã va chạm với bề mặt của Trái đất khi nó bắt đầu hình thành cách đây khoảng 4,6 tỷ năm. Đây có thể là nguồn cung cấp nước cho Trái đất mà chúng ta chưa từng biết đến trước đây. Nguồn nước này chứa ít đồng vị đơteri hơn so với nước do các tiểu hành tinh giàu carbon cung cấp.

“Khoảng 50% lượng nước trên Trái đất có nguồn gốc từ các hạt bụi nhỏ và phần còn lại đến từ các tiểu hành tinh giàu carbon”, Daly nói. “Bạn có thể tạo ra các đại dương trên Trái đất bằng cách trộn nước có nguồn gốc từ tiểu hành tinh và các hạt bụi lại với nhau”.

Nghiên cứu của Daly và các cộng sự không chỉ giúp chúng ta tìm hiểu thêm về nguồn gốc của nước trên Trái đất. Nó cũng tiết lộ rằng, nước có thể hình thành bên trong bề mặt đá của nhiều thiên thể trong không gian, bao gồm cả Mặt trăng và các tiểu hành tinh. Đây là tin tốt cho những chuyến thám hiểm của con người vào không gian sâu trong tương lai.