Sao Kim có thể là một hành tinh ôn đới lưu trữ nước lỏng trong 2-3 tỷ năm, cho đến khi có một sự biến đổi mạnh mẽ bắt đầu từ hơn 700 triệu năm trước.
Một nghiên cứu được trình bày tại Viện nghiên cứu vũ trụ Goddard đã đưa ra một cái nhìn mới về lịch sử khí hậu của sao Kim và có thể có ý nghĩa đối với khả năng cư trú của các ngoại hành tinh trên các quỹ đạo tương tự.
Để xem liệu sao Kim có thể có khí hậu ổn định hay không, tiến sĩ Way và đồng nghiệp của ông, Anthony Del Genio, đã tạo ra một loạt năm mô phỏng giả định mức độ bao phủ nước khác nhau.
Bốn mươi năm trước, sứ mệnh Venus của NASA đã tìm thấy những gợi ý rằng sao Kim có thể đã từng có nước.
Trong tất cả năm kịch bản, họ phát hiện ra rằng sao Kim có thể duy trì nhiệt độ ổn định trong tối đa khoảng 50 độ C và tối thiểu khoảng 20 độ C trong khoảng ba tỷ năm. Khí hậu ôn hòa thậm chí có thể được duy trì trên sao Kim đến ngày nay nếu không có một loạt các sự kiện gây ra sự giải phóng của carbon dioxide được lưu trữ trong các tảng đá của hành tinh khoảng 700-750 triệu năm trước.
"Giả thuyết của chúng tôi là sao Kim có thể có khí hậu ổn định trong hàng tỷ năm. Có thể sự kiện tái tạo bề mặt chịu trách nhiệm cho việc chuyển đổi từ khí hậu giống Trái đất sang ngôi nhà nóng như địa ngục mà chúng ta thấy ngày nay", ông nói.
Ba trong số năm kịch bản do Way và Del Genio nghiên cứu đã cho thấy địa hình của sao Kim như chúng ta thấy ngày nay và có một đại dương sâu trung bình 310 mét, một lớp nước nông trung bình 10 mét và một lượng nước nhỏ bị khóa trong đất. Để so sánh, họ cũng bao gồm một kịch bản với địa hình Trái đất và đại dương dài 310 mét và cuối cùng một thế giới hoàn toàn bị bao phủ bởi một đại dương sâu 158 mét.
Để mô phỏng các điều kiện môi trường ở giai đoạn 4.2 tỷ năm trước, 715 triệu năm trước và ngày nay, các nhà nghiên cứu đã điều chỉnh mô hình lưu thông chung 3 chiều để giải thích sự gia tăng bức xạ Mặt trời khi Mặt trời của chúng ta nóng lên trong suốt vòng đời của nó, cũng như cho thay đổi thành phần khí quyển.
Mặc dù nhiều nhà nghiên cứu tin rằng sao Kim nằm ngoài ranh giới bên trong khu vực có thể ở của hệ Mặt trời của chúng ta và quá gần Mặt trời để hỗ trợ việc tồn tại nước lỏng, nghiên cứu mới cho thấy điều này có thể không xảy ra.
"Sao Kim hiện có gần gấp đôi bức xạ Mặt trời mà chúng ta có ở Trái đất. Tuy nhiên, trong tất cả các kịch bản chúng ta đã mô hình hóa đã thấy rằng sao Kim vẫn có thể hỗ trợ nhiệt độ bề mặt có thể tồn tại đối với nước lỏng", tiến sĩ Way nói.
Vào thời điểm 4.2 tỷ năm trước, ngay sau khi hình thành, sao Kim đã hoàn thành giai đoạn làm lạnh nhanh và bầu khí quyển của nó sẽ bị chi phối bởi carbon dioxide. Nếu hành tinh tiến hóa theo cách giống như Trái đất trong 3 tỷ năm tới, carbon dioxide sẽ bị hút xuống bởi đá silicat và bị khóa vào bề mặt. Vào kỷ nguyên thứ hai được mô phỏng vào 715 triệu năm trước, bầu khí quyển có thể đã bị chi phối bởi nitơ với lượng carbon dioxide và khí mê-tan tương tự như ngày nay của Trái đất và những điều kiện này có thể vẫn ổn định cho đến thời điểm hiện tại.
Nguyên nhân của sự bùng nổ dẫn đến sự biến đổi mạnh mẽ của sao Kim là một bí ẩn, có lẽ liên quan đến hoạt động núi lửa của hành tinh. Một khả năng là một lượng lớn magma sủi bọt, giải phóng carbon dioxide từ đá nóng chảy vào khí quyển. Magma đông cứng trước khi chạm tới bề mặt và điều này tạo ra một rào cản có nghĩa là khí không thể được hấp thụ lại. Sự hiện diện của một lượng lớn carbon dioxide đã gây ra hiệu ứng nhà kính, dẫn đến nhiệt độ trung bình 462 độ thiêu đốt được tìm thấy trên sao Kim ngày nay.
"Một cái gì đó đã xảy ra trên Sao Kim, nơi một lượng khí khổng lồ được thải vào khí quyển và không thể được hấp thụ lại bởi các tảng đá. Trên Trái đất, chúng ta có một số ví dụ về sự bùng nổ quy mô lớn”, Way nói.
Vẫn còn hai ẩn số lớn cần được giải quyết trước câu hỏi liệu sao Kim có thể ở được hay không có thể được trả lời đầy đủ. Đầu tiên liên quan đến việc sao Kim làm mát ban đầu nhanh như thế nào và liệu có thể ngưng tụ nước lỏng trên bề mặt của nó ngay từ đầu không. Điều chưa biết thứ hai là liệu sự kiện tái tạo bề mặt toàn cầu là một sự kiện duy nhất hay đơn giản là sự kiện mới nhất trong một loạt các sự kiện kéo dài hàng tỷ năm trong lịch sử của sao Kim.
"Chúng tôi cần nhiều nhiệm vụ hơn để nghiên cứu sao Kim và hiểu biết chi tiết hơn về lịch sử và sự tiến hóa của nó", Way nhấn mạnh.