Sao Kim

Sao Kim là hành tinh thứ hai tính từ Mặt Trời và, xét theo hầu như mọi thước đo vật lý, là người anh em song sinh gần gũi của Trái Đất: bán kính 6.051,8 km so với 6.371 km của Trái Đất, và khối lượng 4,87 × 10²⁴ kg so với 5,97 × 10²⁴ — chênh lệch chỉ vài phần trăm về kích thước và khối lượng. Nhưng sự tương đồng dừng lại ở bề mặt. Bên dưới một lớp mây axit sulfuric vĩnh viễn là bề mặt hành tinh nóng nhất trong hệ Mặt Trời, nóng hơn cả Sao Thủy vốn gần Mặt Trời hơn, được giữ ở khoảng 465 °C bởi hiệu ứng nhà kính cực đoan nhất mà chúng ta biết đến.

Đây là một thế giới của những kỷ lục và sự đảo ngược. Sao Kim tự quay ngược, chậm đến mức một vòng tự quay mất 243 ngày Trái Đất — dài hơn năm 224,7 ngày của nó. Không khí của nó chứa 96,5% carbon dioxide và đè lên mặt đất với áp suất khoảng 92 lần mực nước biển của Trái Đất. Đối với một hành tinh có thành phần nguyên liệu thô tương tự Trái Đất đến vậy, Sao Kim là bài học sắc bén nhất trong hệ Mặt Trời về việc hai thế giới anh em có thể phát triển khác nhau đến mức nào.

Một bầu khí quyển nghiền nát và nung chín

Sao Kim được bao bọc trong một lớp khí quyển dày đặc gần như hoàn toàn là carbon dioxide, với vài phần trăm nitơ và chỉ có dấu vết của mọi thứ khác. Ở bề mặt, áp suất đạt khoảng 92 lần áp suất Trái Đất — lực mà bạn sẽ cảm nhận ở độ sâu khoảng 900 m dưới đại dương — và lớp chăn CO₂ dày đó giữ nhiệt với hiệu quả tàn khốc. Nhiệt độ bề mặt duy trì gần 465 °C, đủ nóng để làm tan chảy chì, và hầu như không thay đổi ở bất kỳ đâu: từ cực đến xích đạo, từ mặt ban ngày đến mặt ban đêm, mặt đất vẫn giữ nhiệt độ nóng bỏng gần như tương tự.

Những đám mây không phải là nước mà là axit sulfuric cô đặc, xếp thành lớp dày hàng chục km và che khuất hoàn toàn bề mặt khỏi các máy ảnh thông thường. Những giọt mưa axit rơi từ đáy mây nhưng bốc hơi trong sức nóng từ lâu trước khi chạm đất, một hiện tượng gọi là mưa ảo (virga). Cao phía trên, đỉnh mây lao vòng quanh hành tinh chỉ trong bốn ngày Trái Đất, được thúc đẩy bởi những cơn gió đo được cao tới khoảng 360 km/h — một hiện tượng 'siêu tự quay' khiến khí quyển quay nhanh hơn nhiều so với thân hành tinh chậm chạp bên dưới nó.

Hiệu ứng nhà kính mất kiểm soát

Sao Kim là ví dụ kinh điển của hiệu ứng nhà kính mất kiểm soát. Nằm gần Mặt Trời hơn Trái Đất, có lẽ nó đã nhận đủ ánh sáng mặt trời dư thừa từ sớm khiến bất kỳ đại dương nào cũng bốc hơi; hơi nước tự nó là một khí nhà kính mạnh, nên càng nhiều sự nóng lên càng thúc đẩy nhiều bốc hơi hơn trong một vòng phản hồi cho đến khi nước biến mất hoàn toàn, bị mất vào không gian sau khi ánh sáng mặt trời phân tách nó cao trong khí quyển. Những gì còn lại là carbon dioxide không có gì để khóa nó lại, và nhiệt độ đã leo lên đến mức nó đang ở hiện nay.

Càng làm tình hình phức tạp hơn, Sao Kim không có từ trường toàn cầu để bảo vệ nó, khiến bầu khí quyển trên cao của nó phơi bày trước gió mặt trời. Hiểu chính xác cách thức và thời điểm Sao Kim tách biệt khỏi Trái Đất là một trong những câu hỏi trung tâm của ngành khoa học hành tinh so sánh, vì nó liên quan trực tiếp đến cách chúng ta đánh giá khí hậu của cả thế giới của chúng ta lẫn các hành tinh có kích thước như Trái Đất quanh các ngôi sao khác.

Một bề mặt núi lửa trẻ

Khi tàu quỹ đạo Magellan của NASA lập bản đồ Sao Kim bằng radar từ năm 1990 đến 1994, xuyên qua các đám mây lần đầu tiên, nó đã hé lộ một bề mặt bị chi phối bởi hoạt động núi lửa. Khoảng 80% hành tinh là các đồng bằng núi lửa nhẵn, điểm xuyết hàng trăm coronae — những đặc điểm kiến tạo-núi lửa hình tròn, một số rộng hơn 1.000 km, hình thành nơi các cột manti nóng đẩy lên. Hai 'lục địa' cao nguyên nhô lên trên các đồng bằng: Ishtar Terra ở phía bắc, có kích thước gần bằng Úc, và Aphrodite Terra lớn hơn gần xích đạo.

Ishtar Terra mang trên mình Maxwell Montes, điểm cao nhất trên Sao Kim, với đỉnh núi cao khoảng 11 km trên mực bề mặt trung bình — có thể so sánh với quy mô của dãy Himalaya. Đáng chú ý, Sao Kim mang rất ít miệng hố va chạm, và những miệng hố mà nó có được phân bố đều và trông còn mới. Điều đó cho thấy một sự kiện tái tạo bề mặt toàn hành tinh cách đây vài trăm triệu năm đã xóa sạch hồ sơ va chạm cũ hơn, và việc phân tích lại gần đây dữ liệu Magellan đã tìm thấy dấu hiệu cho thấy một số núi lửa có thể vẫn còn hoạt động cho đến ngày nay.

Một ngày ngược dài hơn cả năm

Sao Kim tự quay trên trục của nó theo hướng ngược lại với quỹ đạo của nó và với hầu hết các hành tinh khác — một sự tự quay nghịch được phản ánh qua độ nghiêng trục 177,36°, gần như lộn ngược hoàn toàn. Sự tự quay đó chậm đến mức khó tin, một vòng mỗi 243 ngày Trái Đất, nên một ngày thiên văn của Sao Kim thực ra dài hơn cả chuyến đi 224,7 ngày quanh Mặt Trời của nó. Kết hợp với chuyển động quỹ đạo, khoảng thời gian từ lúc mặt trời mọc này đến lúc tiếp theo tính ra khoảng 117 ngày Trái Đất. Đứng trên bề mặt, bạn sẽ thấy Mặt Trời mọc ở phía tây và lặn ở phía đông.

Vì sao Sao Kim quay ngược vẫn còn gây tranh cãi. Một va chạm khổng lồ từ thuở sơ khai có thể đã lật ngược hoặc đảo ngược hành tinh, nhưng một giả thuyết thay thế hàng đầu cho rằng thủy triều mặt trời mạnh mẽ tác động lên bầu khí quyển đồ sộ của nó đã dần dần hãm phanh và đảo ngược một vòng quay ban đầu giống Trái Đất qua hàng tỷ năm.

Một thế kỷ khám phá

Sao Kim là hành tinh đầu tiên được một tàu vũ trụ ghé thăm, khi tàu Mariner 2 của NASA bay ngang qua vào năm 1962. Chương trình Venera của Liên Xô sau đó đã đạt được một loạt cột mốc đầu tiên trong suốt những năm 1960, 70 và 80, bao gồm cú hạ cánh êm đầu tiên trên một hành tinh khác và những bức ảnh đầu tiên từ bề mặt Sao Kim — những chiếc camera chỉ sống sót được vài phút đến khoảng một giờ trong sức nóng và áp suất nghiền nát trước khi hỏng. Tàu Magellan của NASA tiếp bước với bản đồ radar toàn cầu của nó, phóng năm 1989. Gần đây hơn, tàu quỹ đạo Akatsuki của Nhật Bản, phóng năm 2010, đã vào quỹ đạo năm 2015 để nghiên cứu khí quyển và những cơn gió siêu tự quay của nó.

Sau một thời gian dài im ắng, Sao Kim một lần nữa trở thành ưu tiên. Một báo cáo năm 2020 về phosphine trong các đám mây — một manh mối hóa học khả dĩ, dù bị tranh cãi mạnh mẽ, về sự sống — đã giúp khơi lại mối quan tâm, cùng với những đề xuất lâu nay rằng lớp mây ôn hòa gần độ cao 50 km, nơi áp suất và nhiệt độ gần với của Trái Đất, về nguyên tắc có thể là nơi trú ngụ của vi sinh vật. Ba sứ mệnh lớn hiện đang được chuẩn bị để phóng vào đầu những năm 2030: DAVINCI của NASA, sẽ thả một đầu dò xuyên qua khí quyển, và các tàu lập bản đồ radar VERITAS (NASA) và EnVision (ESA).

Cách ngắm Sao Kim vào đêm nay

Sao Kim là hành tinh dễ tìm thấy nhất và là thiên thể sáng thứ ba trên bầu trời của chúng ta sau Mặt Trời và Mặt Trăng, đủ sáng để tạo ra bóng mờ và có thể thấy được vào ban ngày nếu bạn biết nhìn ở đâu. Vì nó quay quanh Mặt Trời gần hơn chúng ta, nó không bao giờ đi xa khỏi Mặt Trời, xuất hiện ở phía tây sau khi mặt trời lặn hoặc phía đông trước khi mặt trời mọc — điều này mang lại cho nó những cái tên cổ là Sao Hôm và Sao Mai. Qua ngay cả một kính thiên văn nhỏ, Sao Kim cho thấy các pha rõ nét như Mặt Trăng, tròn khuyết khi nó quay quanh Mặt Trời; những đám mây phản chiếu ánh sáng cao của nó là lý do nó tỏa sáng rực rỡ đến vậy. Lần xuất hiện hiếm nhất của nó là một cuộc quá cảnh qua mặt Mặt Trời, diễn ra thành từng cặp cách nhau tám năm, rồi không lặp lại trong hơn một thế kỷ — lần gần nhất là vào năm 2004 và 2012, và lần tiếp theo sẽ không xảy ra cho đến tháng 12 năm 2117.