Phát hiện sự sống ngoài hành tinh nhờ những… cơn mưa
Những năm qua, các nhà khoa học nỗ lực tìm kiếm sự sống ngoài hành tinh. Nếu thành công, trong tương lai, con người có thể di chuyển đến các hành tinh khác để sinh sống. Hành tinh đó có thể sẽ rất khác so với Trái đất, nhưng chắc chắn có một điều quen thuộc là những cơn mưa.
Các nhà nghiên cứu từ đại học Havard gần đây đã công bố một báo cáo cho rằng, trên môi trường hành tinh khác nhau những giọt mưa giống nhau một cách đáng ngạc nhiên. Điều này thậm chí xảy ra trên những hành tinh khác nhau khá nhiều như Trái đất và sao Mộc.
Hiểu được những giọt mưa chính là chìa khóa để nắm 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 hay không bên ngoài hệ mặt trời.
Kaitlyn Loftus – nghiên cứu sinh tại khoa Khoa học Trái đất và Hành tinh, tác giả chính của báo cáo cho biết:”Vòng đời của các đám mây vô cùng quan trọng khi chúng ta nghiên cứu về khả năng sinh sống của hành tinh đó. Nhưng mây và lượng mưa thực sự vô cùng phức tạp để có thể mô hình hóa hoàn toàn”.
Loftus cũng cho biết, nhóm nghiên cứu đang đang tìm những cách đơn giản hơn để hiểu cách đám mây phát triển. Bước đầu tiên là trả lời câu hỏi, liệu các giọt bay hơi trong khí quyển hay nổi lên bề mặt dưới dạng mưa.
Robin Wordsworth – Phó Giáo sư Khoa học & Kỹ thuật Môi trường tại Trường Kỹ thuật & Khoa học Ứng dụng Harvard John A. Paulson (SEAS), giải thích: “Giọt mưa nhỏ là một thành phần quan trọng của chu kỳ mưa đối với tất cả các hành tinh. Nếu chúng ta hiểu được chúng, ta có thể biểu thị tốt hơn lượng mưa trong các mô hình khí hậu phức tạp”.
Một khía cạnh thiết yếu khi nghiên cứu 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 vì nước trong khí quyển đóng vai trò lớn trong khí hậu hành tinh.
Tuy nhiên, nghiên cứu cũng chỉ ra rằng, kích thước của giọt mưa là vấn đề quan trọng. Giọt mưa quá lớn sẽ bị vỡ ra do sức căng bề mặt không đủ, bất kể đó là nước, khí methane hay sắt lỏng như trên một ngoại hành tinh có tên WASP-76b từng được phát hiện cách đây chưa lâu. Quá nhỏ thì giọt sẽ bay hơi trước khi chạm vào bề mặt.
Những giọt mưa có hình cầu khi nhỏ, trở nên bẹp khi lớn dần. Tốc độ rơi phụ thuộc vào hình dạng này cũng như trọng lực và độ dày của không khí xung quanh.
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. Những giọt mưa có hình cầu khi nhỏ, trở nên bẹp khi lớn dần. 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 nhiều thứ khác.
Bằng cách tính đến tất cả các đặc tính này, hai nhà khoa học cho rằng: “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 ở các hành tinh ngoài Trái đất”.