Các nhà nghiên cứu phát hiện Trái đất từng có nồng độ carbon dioxide cực cao do ảnh hưởng từ đại dương magma, tương tự sao Kim ngày nay.
Ngày nay, Trái đất dường như là ví dụ hoàn hảo về hành tinh phù hợp với sự sống. Nhưng cách đây hàng tỷ năm, Trái đất có khí quyển độc hại tương tự hành tinh "địa ngục" sao Kim. Một số nghiên cứu và bằng chứng địa chất chỉ ra cách đây khoảng 4,5 tỷ năm, Trái đất bị bao phủ hoàn toàn bởi magma có nguồn gốc từ phun trào núi lửa. Nhóm chuyên gia đến từ Đại học Zurich và Trung tâm nghiên cứu NCCR PlanetS công bố phát hiện mới về điều kiện khí quyển nguyên thủy của Trái đất trên tạp chí Science Advances.
So sánh khí quyển sao Kim và Trái đất ngày nay. (Ảnh: Tobias Stierli/NCCR PlanetS).
Trong nghiên cứu này, các nhà khoa học tiến hành hàng loạt thí nghiệm nhằm xác định loại khí quyển mà Trái đất từng có khi đại dương magma chảy khắp bề mặt hành tinh. Để mô phỏng điều kiện khí quyển ở thuở sơ khai của Trái đất, các nhà khoa học tập trung vào nguyên tố oxy và cách nó tương tác với những nguyên tố khác. "Cách đây 4,5 tỷ năm, magma thường xuyên trao đổi khí gas với khí quyển bên trên. Không khí và magma ảnh hưởng lẫn nhau. Do đó, bạn có thể tìm hiểu về khí quyển thông qua magma", Paolo Sossi, trưởng nhóm nghiên cứu, giải thích.
Nhóm nghiên cứu trộn một loại bột với thành phần tương tự lớp manti nóng chảy của Trái đất và làm nóng tới nhiệt độ hơn 1.900 độ C bằng laser. Ngoài ra, họ còn sử dụng những hỗn hợp khí khác nhau và lặp lại thí nghiệm nhằm hiểu rõ cấu tạo khí quyển thuở xa xưa của Trái đất. Thông qua loạt thí nghiệm này, các nhà nghiên cứu có thể theo dõi mức độ oxy thay đổi tương ứng với thành phần khí gas lưu chuyển.
Sau khi phân tích thay đổi, lượng oxit sắt trong magma đã nguội được so sánh với mẫu đá từ khoáng chất peridotite ở lớp manti của Trái đất. Các nhà nghiên cứu nhận thấy khi nguội dần từ trạng thái magma, Trái đất non trẻ có khí quyển oxy hóa nhẹ với thành phần chính là carbon dioxide, nitrogen và nước, tương tự sao Kim ngày nay. Nhóm tác giả nghiên cứu kết luận Trái đất và sao Kim có cùng loại khí quyển trong thời kỳ sơ khai.
Tuy nhiên, sao Kim mất nước do nhiệt độ cao và vị trí gần Mặt trời. Hiệu ứng nhà kính từ lượng carbon dioxide cao quá mức biến sao Kim thành hành tinh nóng nhất hệ Mặt Trời với nhiệt độ trung bình 465 độ C. Trái lại, Trái đất vẫn giữ được nước dưới dạng đại dương, giúp giảm dần nồng độ carbon dioxide qua hàng triệu năm.