Nước bao phủ hai phần ba bề mặt Trái Đất, nhưng chúng đến từ đâu và khi nào là vấn đề gây nhiều tranh cãi bấy lâu nay. Nhiều nhà khoa học đã lập luận rằng Trái Đất được hình thành như một hành tinh khô ráo, và sau đó hàng triệu năm, những tiểu hành tinh hay sao chổi chứa nước va chạm vào Trái Đất đã mang nước tới. Bây giờ, có vẻ như các nhà nghiên từ Đại học Hawaii ở Manoa đã có câu trả lời.

Nếu nghiên cứu này chính xác, thì những hành tinh khác rất có thể có sự hiện diện của nước ngay từ khi bắt đầu hình thành. (Ảnh: wales_gibbons via Compfight cc)

Trái đất được hình thành khoảng 4,6 tỷ năm trước, sau khi vô số vụ va chạm của bụi và đá quanh Mặt trời diễn ra. Tiến sĩ Lydia Hallis, một chuyên gia hóa học vũ trụ và nhóm của bà đã đặt vấn đề rằng liệu các khoáng chất cổ xưa nằm ở 1,800 dặm (2,900 Km) dưới lớp vỏ mantle của Trái Đất có thể giữ những phân tử nước đầu tiên trên hành tinh hay không.

Máy Cameca 1290 ims microprobe, được đặt tại Đại học Hawaii, đã được sử dụng để đo thành phần hydrogen bên trong đảo Baffin và những mẫu đá Iceland. Dụng cụ tinh xảo này có thể phân tích khoáng chất olivine trong đá, thứ có đường kính ít hơn 10 lần kích cỡ của một sợi tóc người. (Ảnh: Gary R.Huss)

Bằng việc sử dụng máy ion microprobe, các nhà nghiên cứu có thể tập trung vào những chi tiết nhỏ bên trong những khối đá này và do đó có thể phát hiện được lượng nước nhỏ liti. Tỷ lệ hydrogen đến deuterium (hay còn gọi là hydro nặng) trong nước, cung cấp cho các nhà nghiên cứu những manh mối mới giá trị cũng như nguồn gốc của nó.

Hình ảnh quét kính hiển vi điện tử của đá nham thạch ở đảo Baffin (một loại đá bazan). Khoáng chất olivine cho thấy nhiều hạt màu xám (A), chỗ phẳng như mặt thủy tinh (B) có chứa một lượng nước nhỏ có nguồn gốc từ lớp vỏ sâu của Trái đất. (Ảnh: Lydia J.Halllis)

Hydrogen có khối lượng nguyên tử là một, trong khi deuterium một đồng vị của hydrogen được gọi là “hydrogen nặng” có khối lượng nguyên tử là hai. Các nhà khoa học đã phát hiện ra rằng nước từ hệ Mặt trời của chúng ta có tỷ lệ hydrogen đến deuterium khác biệt nhau, theo Đại học Hawaii.

“Đá đảo Baffin đã được thu thập vào năm 1985 và các nhà khoa học đã mất rất nhiều thời gian để phân tích chúng trong những năm qua. Như một kết quả cho những nỗ lực của họ, chúng ta đã biết rằng chúng có chứa một thành phần từ lớp vỏ sâu của Trái Đất“, Tiến sĩ Hallis giải thích trong một thông cáo báo chí.

Về cơ bản, chúng là một trong số những tảng đá còn nguyên vẹn nhất từng được tìm thấy trên bề mặt Trái Đất và do đó, nước bên trong chúng giúp chúng ta một cái nhìn vô giá vào lịch sử sơ khai của Trái Đất và nguồn gốc của nước.

“Chúng tôi thấy rằng nước này có rất ít deuterium, điều này chắc chắn cho thấy rằng nó không được mang đến Trái Đất sau khi Trái đất đã được hình thành trước đó rồi nguội đi Thay vào đó, phân tử nước có thể lẫn trong bụi đã tồn tại trên phần đĩa Mặt trời trước khi các hành tinh được hình thành. Thời gian trôi qua, bụi giàu nước này đã từ từ kết hợp lại để tạo thành hành tinh của chúng ta“.

“Mặc dù một lượng nước sẽ bị thất thoát ở bề mặt do bốc hơi vì nhiệt trong quá trình hình thành, lượng còn lại đủ để tạo thành nguồn nước trên thế giới. Đó là một khám phá thú vị và là điều mà vài năm trước đây chúng ta đơn giản là không có công nghệ để thực hiện.

Chúng tôi mong muốn được tiếp tục nghiên cứu trong lĩnh vực này trong tương lai“.

Ảnh chụp các vụ phun trào núi lửa gần đây nhất trong khu vực dung nham Holuhraun ở Iceland. Một tỷ lệ nước được giải phóng qua hình thức bốc hơi trong quá trình phun trào này được cho là có nguồn gốc từ vỏ mantle của Trái Đất ở Iceland. Tiến sĩ Hallis và các đồng nghiệp của mình đã kiểm tra những tảng đá ở Đảo Baffin và Iceland, nơi nước bị mắc kẹt bên trong đá, chứ không phải là phóng vào khí quyển. (Ảnh: Magnus Tumi Gudmundsson)

Nghiên cứu lý thuyết gần đây đã phát hiện ra rằng một số phân tử nước có thể đã bám rất chặt vào các hạt bụi bị kết lại bất chấp sức nóng khi Trái Đất được hình thành, nhưng nghiên cứu của Hallis lần đầu tiên đã cung cấp bằng chứng thực tế vững chắc, theo tờ New Scientist.

Nếu những nghiên cứu của Hallis là chính xác, thì những hành tinh khác trong hệ Mặt trời của chúng ta và các nơi khác trong thiên hà rất có thể đã có nước ngay từ khi mới hình thành.

“Điều này làm cho thế giới sinh vật sống có nhiều khả năng tồn tại hơn“, Marschall nói.

“Điều này đã làm thay đổi mọi thứ“, Steve Desch, một nhà thiên văn và giáo sư tại lĩnh vực Thám hiểm không gian và Mặt đất tại Đại học bang Arizona, người không tham gia vào cuộc nghiên cứu, đã nói với Live Science.

“Các cuộc tranh luận về nguồn gốc của nước trên Trái Đất đã trở thành trọng điểm trong hàng thập kỷ liên quan đến việc liệu nước trên Trái Đất là từ những ngôi sao chổi hay chondrite (thiên thạch đá)“, ông nói. Nghiên cứu này cho thấy rằng khí và bụi xung quanh Mặt trời đã có những đóng góp quan trọng, nó làm các kết luận trước đó phải được đánh giá lại, các kết luận này đã bỏ qua vai trò của vật chất trong cái gọi là tinh vân Mặt trời.

Hallis nói rằng kết quả nghiên cứu của ông đã cho thấy rằng những hành tinh nhiều nước giống Trái Đất không phải là quá hiếm hoi. Các kết quả nghiên cứu này được công bố trên báo Science, có tựa đề “Bằng chứng về nước nguyên thủy trong lớp vỏ sâu của Trái Đất“.

Những mẫu bổ sung có thể sẽ làm sáng tỏ hơn về nước nguyên thủy này, Hallis nói: “Tôi thực sự muốn đi đến đảo Baffin để thu thập thêm mẫu; Tôi nghĩ rằng nó sẽ là một chuyến thám hiểm thực sự hay ho“.

Thanh Phong dịch từ Vision Times