Sao chổi 67P tự thải oxy của chính mình vào không gian

Vào năm 2015, các nhà khoa học công bố phát hiện ra phân tử khí oxy trên sao chổi 67P/Churyumov-Gerasimenko, dựa trên kết quả quan sát của tàu vũ trụ Rosetta. Đó là phát hiện gây bất ngờ nhất của sứ mệnh, làm thay đổi sự hiểu biết của chúng ta về sự hình thành của Hệ Mặt Trời.

Trong khi phân tử oxy thì rất phổ biến trên Trái Đất, nó rất ít khi được tìm thấy ở những nơi khác trong vũ trụ. Trên thực tế, các nhà thiên văn học đã phát hiện ra khí oxy ở ngoài Hệ Mặt Trời chỉ hai lần duy nhất, và chưa từng tìm thấy trên một sao chổi nào.

Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu đang cân nhắc xem xét lại giả thuyết này, do ý kiến của một kỹ sư hóa học tại Caltech, hiện đang làm việc ở mảng phát triển bộ vi xử lý cho sứ mệnh.

Konstantinos P. Giapis bị hấp dẫn bởi kết quả thăm dò của Rosetta vì nó cho thấy phản ứng hóa học xảy ra trên bề mặt của sao chổi 67P rất giống với những gì mà ông đã thực hiện trong phòng thí ngiệm của mình suốt 20 năm qua.

Hình ảnh toàn cảnh sao chổi 67P/Churyumov-Gerasimenko được chụp bởi tàu Rosetta. (Ảnh: ESA/Rosetta/NAVCAM).

Giaet nghiên cứu các phản ứng hóa học liên quan đến các nguyên tử hoặc ion điện di chuyển ở tốc độ cao, chúng va chạm với bề mặt chất bán dẫn để phát triển các chip máy tính nhanh hơn và bộ nhớ số lớn hơn cho máy tính và điện thoại.

Giapis cho biết: “Tôi bắt đầu quan tâm đến không gian và tìm kiếm những nơi mà ion sẽ được gia tốc nhanh hơn bề mặt. Sau khi xem xét các phép đo được thực hiện trên sao chổi của tàu Rosetta, đặc biệt những thứ liên quan đến năng lượng của các phân tử nước va chạm vào sao chổi, tất cả những gì tôi đang nghiên cứu trong nhiều năm đã xảy ra ngay trên sao chổi này”.

Trong một bài nghiên cứu mới nhất, ông Giapis và đồng tác giả của ông là Yunxi Yaos, đã đề xuất rằng oxy phân tử tại sao chổi 67P không phải là những phân tử cổ đại, chúng đang được tạo ra bởi các tương tác bên trong sao chổi một cách khá mơ hồ, giữa các phân tử nước chảy ra từ sao chổi và các hạt khác được phân tán từ Mặt Trời.

“Chúng tôi đã chứng minh bằng thực nghiệm rằng có thể hình thành phân tử oxy trên bề mặt của những vật liệu tương tự như những vật chất được tìm thấy trên sao chổi 67P", ông Yaos nói.

Sau đây là cụ thể những gì đang diễn ra: Các phân tử hơi nước bốc ra từ sao chổi khi nó được làm nóng bởi Mặt Trời, các phân tử nước trở nên bị ion hóa bởi tia cực tím từ ánh sáng Mặt Trời, và sau đó gió Mặt Trời thổi các phân tử nước đã bị ion hóa quay trở lại sao chổi.

Phân tử oxy tại sao chổi 67P không phải là những phân tử cổ đại.

Khi các phân tử nước quay lại và chạm vào bề mặt với những vật chất có chứa oxy như cát và sắt, chúng sẽ lấy một nguyên tử oxy trong đó rồi kết hợp với nhau để tạo thành phân tử O₂.

Các nhà nghiên cứu cho biết trong bài viết của họ rằng “cơ chế sản xuất khí phi sinh học này phù hợp với các xu hướng của 67P mà được báo cáo từ nhiều quan sát trước đó của tàu vũ trụ”, và “nâng cao sự chú ý của chúng ta về vai trò của những ion âm, không chỉ với sao chổi mà còn ở các hành tinh khác”.

Cơ chế tạo thành oxy như thế này có thể mở rộng ra trong nhiều trường hợp khác nữa. Các nhà nghiên cứu cho biết thêm rằng: “Hiểu được nguồn gốc oxy phân tử trong không gian rất quan trọng đối với sự tiến hóa của vũ trụ và nguồn gốc của sự sống trên Trái Đất”.

Phát hiện này cho thấy phân tử oxy không chỉ tồn tại trong bầu khí quyển ở những nơi có nước lỏng, không cần thiết phải có sự sống mới có thể tạo thành được phân tử oxy, khí oxy có thể được tạo thành một cách phi sinh học trong không gian. Các nhà nghiên cứu cho rằng phát hiện này có thể ảnh hưởng đến cách tìm kiếm dấu hiệu sự sống trên các ngoại hành tinh trong tương lai.