Chìa khóa xác định tiềm năng sự sống

Một ngày nào đó, loài người có thể đặt chân đến một hành tinh khác có thể sinh sống được. Hành tinh đó có thể sẽ rất khác so với Trái đất nhưng chắc chắn có điều quen thuộc là mưa, theo phys.org.

Trong báo cáo gần đây, các nhà nghiên cứu Harvard phát hiện ra những hạt mưa giống nhau một cách đáng chú ý trên các môi trường hành tinh khác nhau, thậm chí ở những hành tinh khác nhau đáng kể như Trái đất và sao Mộc.

Hiểu được những giọt mưa trên các hành tinh khác là chìa khóa để hiểu rõ không chỉ khí hậu cổ đại trên các hành tinh như sao Hỏa mà còn giúp xác định các hành tinh có tiềm năng sinh sống bên ngoài hệ mặt trời.

Kaitlyn Loftus - nghiên cứu sinh tại khoa Khoa học Trái đất và Hành tinh và là tác giả chính của bài viết - cho biết: “Vòng đời của các đám mây thực sự quan trọng khi chúng ta tính đến khả năng sinh sống của hành tinh. Nhưng mây và lượng mưa thực sự rắc rối và quá phức tạp để có thể mô hình hóa hoàn toàn. Chúng tôi đang tìm những cách đơn giản hơn để hiểu cách các đám mây khai triển và bước đầu tiên là liệu các giọt nhỏ mây trong khí quyển hay rơi xuống bề mặt dưới dạng mưa".

Robin Wordsworth - Phó Giáo sư Khoa học và Kỹ thuật Môi trường tại Trường Kỹ thuật và Khoa học Ứng dụng Harvard John A. Paulson (SEAS) - cho biết: “Giọt mưa nhỏ bé là một thành phần thiết yếu của chu kỳ giáng thủy với tất cả các hành tinh. Nếu hiểu cách vận hành của các giọt mưa riêng lẻ, chúng ta có thể thể hiện tốt hơn mưa rơi trong các mô hình khí hậu phức tạp".

Giáng thủy là tên gọi chung các hiện tượng nước thoát ra khỏi những đám mây dưới các dạng lỏng và dạng rắn, nhằm phân biệt với các hiện tượng nước tách ra từ không khí.

Một khía cạnh thiết yếu về hành vi của hạt mưa, ít nhất là với các nhà lập mô hình khí hậu, là liệu hạt mưa có xuất hiện trên bề mặt hành tinh hay không bởi vì nước trong khí quyển đóng vai trò lớn trong khí hậu hành tinh. Cuối cùng, kích thước hạt mưa là vấn đề quan trọng. Giọt quá lớn sẽ bị vỡ ra do sức căng bề mặt chưa đủ, bất kể đó là nước, khí mêtan hay sắt lỏng quá nhiệt, như trên một hành tinh ngoài hệ mặt trời (ngoại hành tinh) có tên là WASP-76b. Trong khi đó, giọt quá nhỏ sẽ bay hơi trước khi chạm đến bề mặt.

3 đặc tính quan trọng

Chuyên gia Loftus và Wordsworth đã xác định một vùng Goldilocks (vùng có thể ở được xung quanh một ngôi sao, nơi có nhiệt độ vừa phải – không quá nóng và không quá lạnh) cho kích thước hạt mưa chỉ bằng 3 đặc tính: Hình dạng rơi, tốc độ rơi và tốc độ bay hơi.

Hình dạng giọt giống nhau trên các vật liệu mưa khác nhau và chủ yếu phụ thuộc vào độ nặng của giọt. Trong khi nhiều người có thể hình dung ra giọt nước mắt truyền thống nhưng những giọt mưa thực sự có hình cầu khi nhỏ, trở nên bẹp khi lớn dần sau đó chuyển thành hình dạng giống như đầu của một chiếc bánh hamburger. Tốc độ rơi phụ thuộc vào hình dạng này cũng như trọng lực và độ dày của không khí xung quanh.

Tốc độ bay hơi phức tạp hơn, chịu ảnh hưởng của thành phần khí quyển, áp suất, nhiệt độ, độ ẩm tương đối và hơn thế nữa.

Bằng cách tính đến tất cả các đặc tính này, hai nhà khoa học Loftus và Wordsworth nhận thấy rằng, trong một loạt các điều kiện hành tinh, phép toán về mưa rơi có nghĩa chỉ một phần rất nhỏ của kích thước giọt tiềm năng trong một đám mây có thể chạm tới bề mặt.

Nhà khoa học Loftus nói: “Chúng ta có thể dùng hành vi này để hướng dẫn khi lập mô hình các chu kỳ đám mây trên các ngoại hành tinh".

“Những hiểu biết mà chúng ta có được về những hạt mưa và những đám mây trong các môi trường đa dạng là chìa khóa để hiểu được khả năng sinh sống của các hành tinh ngoại hành tinh. Về lâu dài, chúng cũng có thể giúp chúng ta hiểu sâu hơn về khí hậu của chính trái đất" - Wordsworth cho biết.