KhoGameHub – Diễn đàn Công Nghệ & Gaming, nơi chia sẻ game PC, console, retro online và phần mềm hữu ích

Một nghiên cứu gần đây cho thấy quá trình hình thành đại dương bên trong những mặt trăng băng của hệ Mặt Trời có thể tạo ra điều kiện khiến nước bay hơi, thậm chí 'sôi' dưới áp suất rất thấp.

Ý tưởng này được đưa ra dựa trên mô phỏng và phân tích nhiệt - cơ học về cách băng tan, nước lỏng hình thành và di chuyển bên trong các thiên thể như Europa, Enceladus hay các mặt trăng băng khác. Khi băng nóng chảy do nguồn nhiệt nội bộ (ví dụ: gia nhiệt thủy triều hoặc phóng xạ), nước lỏng có thể tập trung thành khoang hoặc đại dương cục bộ dưới lớp vỏ băng. Tuy nhiên, sự thay đổi áp suất nhanh và có thể sự hiện diện của khí hòa tan sẽ làm tăng tốc độ hình thành bong bóng và sự bay hơi cục bộ — hiện tượng có thể được mô tả gần gũi là 'sôi' dù nhiệt độ không giống với nước sôi trên Trái Đất.

Nguyên nhân và cơ chế

Cốt lõi của vấn đề nằm ở cân bằng pha giữa băng, nước lỏng và hơi nước trong môi trường áp suất thấp. Trên những mặt trăng có vỏ băng dày, các khu vực nóng chảy cục bộ có thể xẹp hoặc nở theo thời gian, tạo ra biến động áp suất trong khoang chứa nước. Khi áp suất giảm xuống đủ thấp, hơi nước giải phóng khỏi dung dịch — tương tự hiện tượng sủi bọt khi nước chứa khí giải phóng ở nhiệt độ thấp hơn điểm sôi chuẩn. Bên cạnh đó, khí hòa tan (ví dụ: CO2, CH4 hoặc các khí khác có nguồn gốc địa hóa) có thể giúp tạo nên bong bóng và tăng tốc quá trình bay hơi.

Sự sôi cục bộ này không nhất thiết đồng nghĩa với nước nóng như Trái Đất; thay vào đó, đó là sự chuyển pha do giảm áp suất hoặc giải phóng khí, có thể tạo ra luồng trào, phun trào hoặc thậm chí đẩy vật chất ra khỏi lớp vỏ — một cơ chế có thể liên quan tới các cột phun mà tàu không gian từng quan sát được trên Enceladus.

Tác động đối với địa chất và khả năng có sự sống

Hiện tượng này có thể đóng vai trò quan trọng trong việc tái phân bố vật chất và năng lượng bên trong các mặt trăng băng. Sôi cục bộ hoặc phun trào do giảm áp suất có thể dẫn tới hình thành các kênh, khoang rỗng, và thải vật chất ra ngoài không gian — những yếu tố định hình bề mặt và cấu trúc nội tại. Về mặt sinh học, quá trình này vừa có thể đem lại các nguồn dinh dưỡng và năng lượng cần thiết cho các môi trường tiềm năng, vừa có thể rút ngắn thời gian tồn tại ổn định của nước lỏng nếu bay hơi mạnh mẽ xảy ra liên tục.

Những câu hỏi mở và hướng nghiên cứu tiếp theo

Nhóm nghiên cứu khuyến nghị cần nhiều mô phỏng đa vật lý hơn và dữ liệu thực nghiệm để xác định tần suất, quy mô và hệ quả lâu dài của hiện tượng. Trực tiếp đo đạc từ các sứ mệnh tới Europa, Enceladus hay các mục tiêu tương tự sẽ rất quan trọng để kiểm chứng mô hình, đặc biệt là quan sát cấu trúc vỏ băng, thành phần khí trong phun trào và dấu vết các khoang nước nội tại.

Tổng kết

Khái niệm rằng đại dương nội tại trên các mặt trăng băng có thể trải qua hiện tượng 'sôi' khi hình thành mở ra một góc nhìn mới về động lực nội bộ và các quá trình địa chất trên những thế giới xa xôi. Nó vừa thách thức quan niệm về điều kiện ổn định cho nước lỏng, vừa cung cấp manh mối về cách vật chất và năng lượng được vận chuyển — yếu tố quan trọng để đánh giá tiềm năng habitability của các thế giới này. Để hiểu đầy đủ tầm ảnh hưởng, các nhà khoa học cần kết hợp mô phỏng chi tiết với dữ liệu quan sát từ các sứ mệnh tương lai.

Đọc thêm phân tích chi tiết tại: Ars Technica — bài gốc; tham khảo tổng quan về thế giới đại dương tại NASA/JPL Ocean Worlds và các bài viết khoa học liên quan trên các cổng tin tức khoa học như Phys.org để cập nhật nghiên cứu mới.