Vì sao sẽ có ngày Trái Đất giống sao Hỏa

Mỗi phút, 400 pao khí hidro và gần 7 pao khí heli thoát ra khỏi bầu khí quyển của Trái Đất vào không gian bên ngoài. Nhà thiên văn học Anjali Tripathi nghiên cứu về hiện tượng thoát khí quyển, và trong bài nói chuyện thú vị và dễ hiểu này, cô cho rằng quá trình này có thể sẽ một ngày nào đó (một vài tỷ năm nữa) biến hành tinh xanh của chúng ta thành màu đỏ.

Khi bạn nhìn vào
những ngôi sao trong màn đêm,

bạn sẽ thấy điều kì diệu.

Chúng thật đẹp.

Nhưng những gì bạn không thể thấy
còn đáng kinh ngạc hơn,

bởi những gì ta biết bây giờ

là quanh mỗi ngôi sao
hay hầu hết mọi ngôi sao,

đều có một,

hay có thể vài hành tinh.

Vậy những điều bức ảnh này không thể hiện

tất cả những hành tinh chúng ta biết

trong vũ trụ.

Nhưng khi nghĩ về các hành tinh,
ta thường nghĩ về những gì xa xôi

rất khác biệt với Trái Đất.

Nhưng chúng ta ở đây, trên một hành tinh,

và có quá nhiều điều
đáng kinh ngạc về Trái Đất

mà chúng ta đang tìm kiếm
những điều tương tự trên diện rộng.

Và khi tìm kiếm, chúng ta
tìm thấy những điều đáng kinh ngạc.

Nhưng tôi muốn nói với các bạn
về một điều tuyệt vời trên Trái Đất.

Đó là, mỗi phút,

400 pao (khoảng 181.4 kg) khí hidro

và gần 7 pao ( khoảng 3 kg) khí heli

thoát ra khỏi Trái Đất.

Đó là lượng khí thoát ra
và không bao giờ trở lại.

Vâng, hidro, heli và rất nhiều thứ khác

tạo nên bầu khí quyển của Trái Đất.

Khí quyển chỉ gồm những khí này tập hợp
thành một đường viền mỏng màu xanh

như được thấy từ Trạm vũ trụ Quốc tế,

ở một bức ảnh vài phi hành gia đã chụp.

Và lớp bảo vệ mỏng manh
bao quanh Trái Đất này

là thứ cho phép sự sống phát triển.

Nó bảo vệ Trái Đất khỏi rất nhiều va chạm,

từ thiên thạch tới những thứ tương tự.

Và đó là một hiện tượng
đáng kinh ngạc đến nỗi

việc nó đang biến mất

sẽ khiến bạn hoảng sợ, dù chỉ là chút ít.

Vậy quá trình này là thứ tôi nghiên cứu

và nó được gọi là
sự thất thoát của khí quyển.

Sự thất thoát của khí quyển không
chỉ có ở Trái Đất.

Đó là một phần của một hành tinh,
nếu các bạn thắc mắc,

bởi vì các hành tinh, không chỉ
riêng Trái Đất mà trong khắp vũ trụ,

đều có thể trải qua
sự thất thoát khí quyển.

Và cách nó xảy ra thực sự có thể cho
chúng ta biết về bản thân các hành tinh.

Bởi khi các bạn nghĩ về hệ Mặt Trời,

các bạn thường nghĩ đến bức ảnh này đây.

Và các bạn sẽ nói, vậy, có tám hành tinh,
có thể là chín.

Với những ai bị ám ảnh bởi bức ảnh này,

tôi sẽ để thêm hành tinh nữa

(cười)

Nhờ có phi thuyền New Horizons,
chúng ta có cả sao Diêm Vương

Và vấn đề ở đây là,

giống mục đích buổi nói chuyện
và sự thất thoát khí quyển,

với tôi, sao Diêm Vương là hành tinh,

giống như những hành hinh khác quanh
những ngôi sao mà chúng ta không thể thấy

cũng đều là hành tinh.

Đặc điểm chính của các hành tinh là

chúng là những vật thể

bị ràng buộc bởi trọng lực.

Vì vậy có rất nhiều vật chất
dính vào nhau

bởi lực hấp dẫn này.

Và những vật thể này rất to
và trọng lực rất lớn.

Chúng có hình cầu là vì vậy

Thế nên khi bạn nhìn chúng,

kể cả sao Diêm Vương,

chúng đều có hình cầu.

Nên bạn có thể thấy được trọng lực
chiếm vai trò khá lớn.

Nhưng đặc điểm khác của các hành tinh

mà bạn không thấy ở đây,

và đó là một ngôi sao, Mặt Trời

mà tất cả các hành tinh trong hệ Mặt Trời
đều quay quanh nó.

Đó chính là nguyên nhân cơ bản
dẫn tới thất thoát khí quyển.

Về cơ bản mà nói các ngôi sao làm
thất thoát khí quyển từ các hành tinh

là bởi chúng cung cấp cho các hành tinh
hạt, ánh sáng và nhiệt

mà có thể gây ra hiện tượng
nói trên.

Vậy khi bạn nghĩ về khinh khí cầu,

hay bạn nhìn vào bức ảnh đèn lồng
trong lễ hội ở Thái Lan,

bạn sẽ thấy khí nóng ấy
có thể đẩy khí lên cao.

Và nếu bạn có đủ năng lượng và nhiệt,

như Mặt Trời của chúng ta,

thì thứ khí siêu nhẹ mà chỉ có thể
bị ràng buộc bởi trọng lực

có thể thoát ra ngoài không gian.

Đây thực sự là lý do dẫn đến
sự thất thoát khí quyển

trên Trái Đất và cả các hành tinh khác nữa

mà tác động lẫn nhau
giữa sức nhiệt từ ngôi sao

và vượt qua lực hút của trọng lực
trên hành tinh.

Tôi đã nói là nó xảy ra

ở mức 40 pao/ phút với khí hidro

và gần 7 pao với khí heli.

Nhưng trông nó như thế nào?

Vâng, kể cả vào những năm 80,

chúng ta chụp bức ảnh Trái Đất

bằng tia cực tím,

sử dụng tàu vũ trụ Dynamic Explorer
của NASA.

Vì vậy 2 bức ảnh Trái Đất này

cho bạn thấy cái lớp sáng của
khí hidro thoát ra

có màu đỏ.

Bạn cũng có thể thấy đặc điểm khác
như oxi và nitơ

ở ánh sáng mờ màu trắng đó

tại hình tròn cho bạn thấy các cực quang

và một số vòng cực xung quanh chí tuyến.

Nên những bức ảnh này
cho chúng ta thấy rằng

bầu khí quyển không chỉ bị
ràng buộc trên Trái Đất

mà còn tiến xa vào vũ trụ,

tôi sẽ nói thêm tại ngưỡng báo động.

Nhưng không chỉ Trái Đất
trải qua thất thoát khí quyển.

Sao Hỏa, hàng xóm thân thuộc
của chúng ta, nhỏ hơn Trái Đất khá nhiều,

nên nó có ít trọng lực hơn
để giữ bầu khí quyển.

Cho dù sao Hỏa có bầu khí quyển,

rõ ràng nó mỏng hơn nhiều so với Trái Đất.

Chỉ cần nhìn trên bề mặt.

Bạn có thể thấy những miệng núi lửa
mà không hề có khí quyển

không thể ngăn chặn
những tác động đó.

Hơn nữa, chúng ta thấy đây là
"hành tinh đỏ"

và hiện tượng thất thoát khí quyển

góp phần làm cho sao Hỏa
trở thành đỏ.

Đó là bởi chúng ta nghĩ rằng sao Hỏa
từng có một thời ẩm ướt,

và khi nước có đủ năng lượng, nó sẽ
giải phóng lượng hidro và oxi,

bởi hidro quá nhẹ nên nó
thoát ra ngoài không gian,

còn lại là khí oxi

oxi hóa hoặc rỉ sét mặt đất,

dẫn đến việc chúng ta thấy được cái màu
đỏ rỉ sét quen thuộc ấy.

Chẳng sao cả khi nhìn vào ảnh sao Hỏa

và cho rằng sự thất thoát
khí quyển có lẽ đã xảy ra

nhưng NASA có máy thăm dò ở trên sao Hỏa
gọi là vệ tinh MAVEN,

công việc chính của nó là tìm hiểu
về hiện tượng thất thoát khí quyển.

Đây là khí quyển sao Hỏa và
tàu vũ trụ Volatile Evolution.

Kết quả cho ra những bức ảnh rất giống

với cái mà các bạn nhìn thấy ở Trái Đất

Từ lâu chúng ta đã biết sao Hỏa
đang mất khí quyển,

nhưng chúng tôi có vài bức ảnh độc.

Ví dụ, các bạn có thể thấy
vòng tròn màu đỏ

là kích cỡ của sao Hỏa,

và màu xanh chỉ số hidro thoát ra
khỏi hành tinh ấy.

Số lượng thoát ra
gấp 10 lần kích cỡ của sao Hỏa,

bay đủ xa để không còn bị
ràng buộc bởi hành tinh nữa.

Nó đang thoát ra ngoài không gian.

Điều này có thể lý giải

vì sao sao Hỏa lại có màu đỏ,
từ sự thoát khí hidro.

Nhưng hidro không phải
khí duy nhất bị mất đi

Tôi đang nói tới khí heli trên Trái Đất
và cả khí oxi và nitơ nữa,

và từ vệ tinh MAVEN, ta còn thấy được
số oxi bị mất đi từ sao Hỏa.

Bạn có thể thấy được vì oxi nặng hơn,

nên nó không thể thoát ra xa
như hidro được,

nhưng nó vẫn có thể thoát ra khỏi sao Hỏa.

Bạn không thấy được tất cả đều bị
hãm lại trong vòng tròn đỏ ấy.

Nên thực tế là chúng ta không chỉ thấy
sự thất thoát khí quyển trên Trái Đất

mà còn có thể nghiên cứu nó ở nơi khác
và phóng phi thuyền điều tra,

giúp chúng ta biết thêm về
quá khứ của hành tinh xanh

cũng như các hành tinh khác nói chung,

và cả tương lai Trái Đất nữa.

Nên có một cách chúng ta có thể
biết về tương lai

là bằng các hành tinh xa xôi mà
chúng ta không thể thấy.

Nhưng lưu ý rằng,
trước khi tôi nói tới đấy,

tôi sẽ không đưa ra
ảnh sao Diêm Vương kiểu như này

bởi nó khá đáng thất vọng,

nhưng đó là bởi chúng ta
chưa có chúng.

Nhưng nhiệm vụ của New Horizons
là tìm hiểu về thất thoát khí quyển

từ các hành tinh.

Vì vậy hãy tiếp tục chờ đợi chúng.

Nhưng các hành tinh mà
tôi muốn nói tới

được gọi là ngoại hành tinh chuyển động.

Bất cứ hành tinh quay quanh ngôi sao
mà không phải là Mặt Trời

thì được gọi là ngoại hành tinh.

Và những hành tinh
mà chúng ta gọi là đi qua ấy

có đặc điểm khá đặc biệt

là nếu bạn nhìn vào
ngôi sao chính giữa kia

thì bạn sẽ thấy nó đang nhấp nháy.

Lý do nó nhấp nháy

là do các hành tinh khác luôn bay qua nó,

và chính vì cái quỹ đạo đặc biệt ấy

quỹ đạo các hành tinh
chặn ánh sáng từ ngôi sao ấy

giúp chúng ta thấy được
ánh sáng lấp lánh đó.

Bằng cách khảo sát các vì sao
trong đêm tối

với ánh sáng nhấp nháy,

ta có thể tìm thấy các hành tinh.

Đây là cách mà chúng ta tìm được
hơn 5000 hành tinh

trong thiên hà Milky Way,

và chúng ta biết ngoài đó còn
nhiều nhiều nữa.

Vì vậy khi chúng tôi nhìn vào
ánh sáng từ các vì sao,

cái chúng tôi thấy không chỉ là hành tinh

mà còn có cả ánh sáng lờ mờ

có thể thu dữ liệu theo thời gian.

Ánh sáng yếu hơn khi hành tinh
đi xuống ở trước mặt ngôi sao,

đó là đốm nhấp nháy
mà các bạn thấy lúc trước

Không chỉ tìm được
các hành tinh

mà ta còn nhìn thấy ánh sáng này
ở bước sóng khác nhau.

Tôi muốn nói khi nhìn Trái Đất
và sao Hỏa bằng ánh sáng tử ngoại.

Nếu nhìn vào các ngoại hành tinh
bằng kính viễn vọng không gian Hubble,

chúng ta tìm ra chúng
bằng ánh sáng cực tím.

bạn sẽ thấy vệt nhấp nháy to hơn nhiều,
và ánh sáng từ ngôi sao giảm rõ rệt

khi hành tinh đi qua phía trước.

Chúng tôi nghĩ đó là do khí hidro bạn có
trong không khí bị dãn ra

quanh khắp hành tinh đó,

điều này làm nó phình to hơn.

và có thể chặn ánh sáng mà bạn thấy.

Vậy khi sử dụng phương pháp này,
chúng tôi có thể khám phá ra

vài ngoại hành tinh đang trải qua
quá trình thất thoát khí quyển.

Các hành tinh này có thể gọi là
sao Mộc nóng,

một số chúng mà chúng tôi thấy.

Đó là do chúng là hành tinh khí
giống sao Mộc,

nhưng lại quá gần với ngôi sao chủ,

gần hơn những 100 lần so với sao Mộc.

Lý do nữa là các khí này đều rất nhẹ
mà có thể thoát ra bất cứ khi nào,

và tất cả đều nóng lên từ ngôi sao

nó khiến cho lượng
khí quyển thoát ra nhiều hơn.

Không giống 400 pao khí hidro bị mất đi
mỗi phút trên Trái Đất

mà với các hành tinh này,

bạn sẽ mất 1.3 tỉ pao khí hidro mỗi phút.

Có thể bạn sẽ nghĩ, điều này có khiến
các hành tinh chết không?

Đây là câu hỏi khiến mọi người
băn khoăn

khi họ nhìn vào hệ Mặt Trời

bởi các hành tinh
gần với Mặt Trời khá cứng

trong khi các hành tinh xa hơn
thì to hơn và nhiều khí hơn.

Phải chăng bạn đã có thể
nghiên cứu cái gì đó

giống như sao Mộc, gần với Mặt Trời

và bỏ hết khí trong nó không?

Bây giờ nếu bạn bắt đầu cái gì đó
như sao Mộc nóng,

bạn thực sự không thể kết luận nó
như sao Thủy hay Trái Đất.

Nhưng nếu bạn bắt đầu với cái nhỏ hơn,

có thể có đủ khí thoát ra,

tạo ra tác động đáng kể lên nó

và để lại bạn một thứ gì đó rất khác biệt
so với thứ bạn vừa bắt đầu.

Đó cũng chỉ là tổng quan mà thôi,

và khi chúng ta nghĩ về hệ Mặt Trời,

chuyện gì sẽ xảy đến với chúng ta
trên Trái Đất?

Vào tương lai xa,

Mặt Trời sẽ trở nên sáng hơn.

Và khi nó xảy ra,

lượng nhiệt từ Mặt Trời sẽ trở nên
cực kì dữ dội.

Tương tự khi bạn thấy khí bốc hơi lên
từ sao Mộc nóng,

khí cũng sẽ bốc hơi trên Trái Đất.

Và cái mà chúng ta đang đợi chờ,

hay ít nhất là chuẩn bị

là sự thực xảy ra trong tương lai za,

khi mà Trái Đất trở nên rất giống sao Hỏa.

Khí hidro sẽ bị tách ra khỏi nước,

thoát ra ngoài không gian nhanh hơn,

và chúng ta sẽ bị bỏ lại
ở cái hành tinh đỏ khô cằn này.

Đừng sợ, nó không xảy ra
trong vài tỉ năm nữa đâu,

nên cũng có khá thời gian chuẩn bị.

(cười)

Nhưng tôi muốn các bạn
nhận thức được những gì sẽ xảy ra,

không chỉ trong tương lai

mà còn về vấn đề
thất thoát khí quyển đang xảy ra.

Có rất nhiều tin tức khoa học
đáng kinh ngạc

về những gì xảy ra ngoài vũ trụ,
và các hành tinh xa xôi khác,

và chúng ta tìm hiểu về các hành tinh đó
để học về thế giới này.

Nhưng khi học về sao Hỏa
hay các ngoại hành tinh như sao Mộc nóng,

chúng ta thấy được những thứ như
thất thoát khí quyển

giúp chúng ta hiểu thêm nhiều về Trái Đất.

Vì vậy hãy cân nhắc lại khi nghĩ rằng
vũ trụ rất xa xôi.

Cảm ơn.

(vỗ tay)