Nước đến từ đâu?

Nước đến từ đâu?

Nước bao quanh chúng ta, từ trên trời rơi xuống, đổ xuống lòng sông, đổ ra từ các vòi nước, vậy mà nhiều người trong chúng ta vẫn chưa bao giờ dừng lại để hỏi nó từ đâu đến. Câu trả lời là rất phức tạp, trải dài ngoài thủy triều tới hoặc một đám mây dày đặc kèm theo mưa và quay ngược trở lại chính nguồn gốc của vũ trụ.

Ngay sau vụ nổ lớn Big Bang, các proton, neutron và electron tràn ngập trong nhiệt độ 10 tỷ độ [nguồn: NASA]. Trong vòng vài phút, hydro và sau đó là heli, được gọi là các nguyên tố nhẹ hơn, đã thành hình từ các khối cấu tạo nguyên tử trong một quá trình gọi là tổng hợp hạt nhân. (Lithium cũng đóng vai trò quan trọng.) Các nguyên tố nặng hơn không xuất hiện cho đến sau này, khi các nguyên tố nhẹ hơn trải qua quá trình hợp nhất bên trong các ngôi sao và trong các siêu tân tinh. Theo thời gian, các ngôi sao đã gửi từng đợt sóng của các nguyên tố nặng hơn này, bao gồm cả oxy, ra ngoài không gian nơi chúng trộn lẫn với các nguyên tố nhẹ hơn.

Tất nhiên, sự hình thành các phân tử hydro và oxy và sự hình thành nước sau đó là hai việc khác nhau. Đó là bởi vì ngay cả khi các phân tử hydro và oxy trộn lẫn, chúng vẫn cần một tia năng lượng để tạo thành nước. Quá trình này là một quá trình tỏa nhiều nhiệt và cho đến nay vẫn chưa có ai tìm ra cách tạo ra nước trên Trái đất một cách an toàn.

Vậy làm thế nào mà hành tinh của chúng ta lại được bao phủ bởi các đại dương, hồ và sông? Câu trả lời đơn giản là chúng ta vẫn chưa biết, nhưng chúng ta có một vài ý tưởng cho câu trả lời. Một đề xuất cho rằng, gần 4 tỷ năm trước, hàng triệu tiểu hành tinh và sao chổi đã đâm sầm vào bề mặt Trái đất. Nhìn lướt qua bề mặt lỗ rỗng của mặt trăng cho chúng ta hình dung về điều kiện khi đó như thế nào. Đề xuất cho rằng đây không phải là những tảng đá bình thường mà giống như bọt biển vũ trụ, chứa đầy nước được giải phóng khi va chạm.

Trong khi các nhà thiên văn học đã xác nhận rằng các tiểu hành tinh và sao chổi có chứa nước, một số nhà khoa học cho rằng lý thuyết này không hợp lý. Họ đặt câu hỏi liệu có đủ số vụ va chạm xảy ra để giải quyết toàn bộ lượng nước trong các đại dương trên Trái đất hay không. Ngoài ra, các nhà nghiên cứu từ Viện Công nghệ California phát hiện ra rằng nước từ sao chổi Hale-Bopp chứa nước nặng hơn nhiều (hay còn gọi là HDO, với một nguyên tử hydro, một nguyên tử đơteri và một nguyên tử oxy) so với đại dương của Trái đất, có nghĩa là sao chổi và tiểu hành tinh va vào Trái đất rất khác so với Hale-Bopp, hoặc Trái đất có nước thông thường (hay còn gọi là H20, hai nguyên tử hydro và một nguyên tử oxy) theo một cách khác.

Những nghiên cứu gần đây của các nhà khoa học cho thấy rằng giả thiết trên rất có thể là sự thật. Sử dụng các quan sát từ Đài thiên văn hồng ngoại trên tầng bình lưu (SOFIA) – một máy bay 747 với kính thiên văn hồng ngoại 2,7 mét (106 inch)- họ phát hiện ra rằng khi Sao chổi Wirtanen tiếp cận gần nhất với Trái đất vào tháng 12 năm 2018, nó đã xả một thứ rất giống nước trong đại dương của chúng ta vào không gian.

Wirtanen thuộc một họ sao chổi cụ thể được gọi là “sao chổi hiếu động”, xả hơi nước vào không gian nhiều hơn những sao chổi khác. Các nhà nghiên cứu đã suy luận điều này bằng cách so sánh tỷ lệ giữa H2O và HDO quan sát được. Các đại dương trên Trái đất có tỷ lệ D / H (tỷ lệ đơteri / hydro) rất cụ thể, và có vẻ như Wirtanen cũng có tỷ lệ đó. Vì không thể quan sát các bước sóng hồng ngoại từ mặt đất (bầu khí quyển của Trái đất chặn các bước sóng này), nên chỉ có kính viễn vọng không gian và SOFIA (bay trên phần lớn bầu khí quyển) mới có thể quan sát được sao chổi này.

Một đề xuất khác nói rằng ”Trái đất trẻ” đã bị bắn phá bởi oxy và các nguyên tố nặng khác được tạo ra trong mặt trời. Oxy kết hợp với hydro và các khí khác được giải phóng từ Trái đất trong một quá trình được gọi là quá trình khử khí, tạo thành đại dương và bầu khí quyển của Trái đất trên đường đi.

Một nhóm các nhà khoa học từ Viện Công nghệ Tokyo của Nhật Bản đã đưa ra một giả thuyết khác, trong đó nói rằng một lớp hydro dày có thể đã từng bao phủ bề mặt Trái đất, cuối cùng tương tác với các oxit trong lớp vỏ để hình thành đại dương của hành tinh chúng ta.

Cuối cùng, các mô phỏng máy tính được tiến hành vào năm 2017 đã gợi ý về nguồn gốc của nước trên hành tinh của chúng ta. Ý tưởng cho rằng nước có thể phát triển sâu bên trong lớp vỏ Trái đất và cuối cùng thoát ra ngoài qua các trận động đất.

Mặc dù hiện tại vẫn chưa có câu trả lời chính xác cho câu hỏi nước từ đâu mà ra nhưng chúng ta có thể thấy được tầm quan trọng của nước đối với sự sống trên chính Trái Đất này.