Bốn tỷ năm trước, có ba 'Trái Đất' trong hệ mặt trời, tại sao giờ đây chỉ còn lại một?

Nếu chúng ta quay trở lại 4 tỷ năm trước, sẽ có ba "Trái Đất" trong hệ mặt trời, và sự sống có thể đã phát triển trên chúng. Một trong những "Trái Đất" này tất nhiên sẽ là Trái Đất hiện tại của chúng ta, và hai Trái Đất còn lại chính là Sao Kim và Sao Hỏa.

Trong quá khứ, cả ba hành tinh đều là hành tinh đá, bề mặt được cấu tạo bởi kim loại rắn và silicat. Trong số đó, Trái Đất của chúng ta là hành tinh lớn nhất, khối lượng và bán kính của Sao Kim lần lượt chỉ bằng khoảng 82% và 95% của Trái Đất, khối lượng và bán kính của Sao Hỏa lần lượt cũng chỉ chiếm khoảng 11% và 53% khi so với hành tinh của chúng ta.

Trong vài thập kỷ qua, con người đã phóng nhiều tàu thăm dò không người lái lên Sao Kim, Sao Hỏa, và hóa ra môi trường trên hai hành tinh này rất khắc nghiệt. Sao Kim quá nóng, còn sao Hỏa thì quá lạnh và không có oxy trên cả hai hành tinh này, bởi vậy, sự sống trên Trái đất không thể tồn tại trong môi trường như vậy, và các nhà thiên văn học cũng không hề tìm thấy dấu vết nào khác của sự sống tại đó.

Vậy, Sao Kim và Sao Hỏa cách đây 4 tỷ năm như thế nào? Tại sao bây giờ Sao Kim và Sao Hỏa lại trở thành vùng đất cằn cỗi, và chỉ có hành tinh của chúng ta là có thể sinh sống được?

Được tính toán dựa trên công suất bức xạ của mặt trời, Sao Kim và Sao Hỏa cũng hoạt động trong khu vực có thể sinh sống được như Trái Đất, có nghĩa là chúng có thể nhận một lượng bức xạ mặt trời vừa phải để nước trên bề mặt của chúng vẫn có thể ở trạng thái lỏng. Các nhà thiên văn suy đoán dựa trên các dấu hiệu hiện tại trên Sao Kim và Sao Hỏa và phỏng đoán rằng có lẽ có đã từng có một đại dương nước lỏng trên cả Sao Kim và Sao Hỏa cách đây 4 tỷ năm.

Trong vài trăm triệu năm đầu, Sao Kim là một hành tinh ấm và ẩm. Trong các đại dương nguyên thủy của Sao Kim, sự sống hoàn toàn đủ điều kiện để tiến hóa. Chúng có thể là sự sống dựa trên cacbon giống như sự sống trên Trái Đất hoặc có thể là các dạng sống khác.

Tuy nhiên, thời gian có thể sống được của Sao Kim không kéo dài. Vì Sao Kim ở quá gần mặt trời, và nhiệt độ của mặt trời lại dần tăng lên theo thời gian, khiến Sao Kim ngày càng nóng hơn, đồng thời một lượng lớn nước lỏng cũng đã bị bốc hơi.

Đồng thời, hoạt động của núi lửa trên Sao Kim cũng dần hoạt động mạnh và liên tục giải phóng khí cacbonic gây hiệu ứng nhà kính mạnh mẽ. Nếu không có đại dương, carbon dioxide sẽ không bị vô hiệu hóa. Chúng xâm nhập vào khí quyển và gây ra hiệu ứng nhà kính nghiêm trọng, điều này sẽ làm tăng nhiệt độ trên Sao Kim. Trong khi đó, trên Trái Đất, các đại dương, thực vật và khoáng chất hấp thụ một lượng lớn khí cacbonic, do đó Trái Đất sẽ không trở nên quá nóng do hiệu ứng nhà kính mạnh trong giai đoạn đó.

Cuối cùng, hiệu ứng nhà kính của Sao Kim đã hoàn toàn mất kiểm soát, nước ở thể lỏng bốc hơi hoàn toàn và sự sống có thể đã bị hủy diệt. Theo dữ liệu do tàu thăm dò Sao Kim trả về, nồng độ hiện tại của carbon dioxide trong bầu khí quyển của Sao Kim cao tới 96,5% và áp suất khí quyển bề mặt cao gấp 91 lần bề mặt Trái Đất. Dưới ảnh hưởng của hiệu ứng nhà kính cực đoan này, về cơ bản Sao Kim đã đạt đến trạng thái cân bằng nhiệt, và nhiệt độ bề mặt trung bình cao tới 464 độ C.

Mặc dù về cơ bản là không thể có sự sống trên bề mặt của Sao Kim ngày nay, nhưng một số nhà thiên văn học suy đoán rằng có thể có sự sống kỳ lạ nào đó trong bầu khí quyển của Sao Kim. Trên bầu trời đủ cao so với bề mặt của Sao Kim, áp suất khí quyển sẽ ở mức vừa phải, và nhiệt độ cũng không cao, có thể có điều kiện cho sự tổng hợp chất hữu cơ và sự tiến hóa của sự sống.

Mặt khác, Sao Hỏa cổ đại có lẽ cũng là một hành tinh có thể sinh sống được. Hiện tại, trên Sao Hỏa có một số lượng lớn địa hình bị rửa trôi bằng nước, và có một số quặng sắt chỉ có thể tạo ra trong môi trường nước, đây là những bằng chứng mạnh mẽ cho sự tồn tại của một lượng lớn nước lỏng trên Sao Hỏa cổ đại. Vậy, làm thế nào mà Sao Hỏa lại trở thành một hành tinh không thể sống được như hiện tại?

Tại Bắc Cực của Sao Hỏa hiện nay, có một lưu vực khổng lồ có bề mặt tương đương với hai phần năm diện tích bề mặt của Sao Hỏa. Lưu vực khổng lồ ở Bắc Cực này được hình thành là do một vụ va chạm lớn gây ra. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng khoảng 3,9 tỷ năm trước, một hành tinh lùn (có kích thước bằng sao Diêm Vương) có đường kính khoảng 2.000 km đã va vào cực bắc của Sao Hỏa.

Vụ va chạm lớn này đã làm thay đổi hoàn toàn phần lõi của Sao Hỏa, khiến các hoạt động bên trong Sao Hỏa nhanh chóng dừng lại, đồng thời từ trường Sao Hỏa cũng theo đó mà suy yếu dần và cuối cùng là gần như biến mất. Khi không có sự bảo vệ của từ trường, gió mặt trời mạnh dần dần và làm tan bầu khí quyển của Sao Hỏa, nước lỏng tiếp tục bốc hơi khiến sao Hỏa nhanh chóng trở thành một vùng đất cằn cỗi.

Hiện tại, hầu như không có bầu khí quyển trên Sao Hỏa, nhưng vẫn có một số băng nước ở các vùng cực. Ngoài ra, có thể có một lượng nước lỏng theo mùa ở một số khu vực trên Sao Hỏa, loại nước này có hàm lượng muối cao và có thể tạm thời ở trạng thái lỏng trong môi trường nhiệt độ thấp của Sao Hỏa.

Ở thời điểm hiện tại, nhiệt độ trên Sao Hỏa rất thấp, nhiệt độ trung bình chỉ là -63 độ C. Nếu con người muốn định cư trên Sao Hỏa trong tương lai, điều đầu tiên cần làm chính là tăng cường từ trường Sao Hỏa và tạo ra một lượng lớn khí nhà kính để "đốt nóng" Sao Hỏa và làm tan chảy lượng nước rắn tồn tại trên Sao Hỏa.

Sao Hỏa nhỏ hơn nhiều so với Trái đất, bởi vậy nó sẽ nguội đi từ trạng thái nóng chảy khi mới hình thành nhanh hơn so với Trái Đất, vì vậy nước lỏng trên Sao Hỏa có thể đã xuất hiện sớm hơn, điều đó có nghĩa là sự sống trên Sao Hỏa có thể đã hình thành và tiến hóa sớm hơn hành tinh của chúng ta. Bởi vậy có những thuyết âm mưu cho rằng, khi các thiên thể va vào Sao Hỏa, những tảng đá bị văng ra ngoài không gian do các vụ va chạm có thể đã mang mầm mống sự sống trên Sao Hỏa vào không gian, rồi một ngày nào đó rơi xuống Trái Đất, trở thành nguồn gốc của sự sống trên Trái Đất.

Và có lẽ cũng là một sự ngẫu nhiên, sự sống trên Trái Đất cũng bắt đầu được hình thành cùng với khoảng thời gian mà Bắc Cực của Sao Hỏa xảy ra sự va chạm. Từ quan điểm của thời gian, điều này là nhất quán. Ngoài ra, các nhà thiên văn học đã phát hiện dấu vết nghi ngờ sự sống trong các thiên thạch trên Sao Hỏa đã rơi xuống Trái Đất. Sự sống trên Trái Đất có thể bắt nguồn từ Sao Hỏa, nhưng điều này cho tới nay vẫn cần nhiều bằng chứng thuyết phục hơn.

Trước đây, tàu thám hiểm Curiosity đã từng phát hiện một số chất hữu cơ chứa carbon trong đá trên Sao Hỏa, đây có thể là bằng chứng cho thấy Sao Hỏa cổ đại đã từng có một vài sinh vật sống. Ngay cả bây giờ, vẫn có thể có sự sống trên Sao Hỏa, chúng không tuyệt chủng hàng tỷ năm trước, mà di chuyển vào lòng đất của Sao Hỏa và phát triển một cơ chế sinh tồn độc đáo để thích nghi với môi trường khắc nghiệt trên hành tinh này.

So với Sao Kim và Sao Hỏa, hành tinh của chúng ta rất may mắn. Trong hàng tỷ năm qua, Trái Đất luôn là hành tinh có thể sinh sống được, bởi vậy hàng trăm triệu loài đã xuất hiện tại đây. Trái Đất của chúng ta giống như một "hành tinh được chọn", khoảng cách từ mặt trời vừa phải, có từ trường có thể chống lại bức xạ mặt trời để mọi loại sự sống có thể tiếp tục sinh sôi và phát triển.

Mặc dù không thể loại trừ rằng một số hành tinh trong hệ mặt trời (chẳng hạn như Europa) cũng có sự sống, nhưng môi trường của những hành tinh đó rất khác với môi trường của Trái Đất, và hầu hết sự sống trên Trái Đất không thể tồn tại ở đó. Trong tương lai gần, Trái Đất vẫn sẽ là hành tinh duy nhất mà con người sinh sống trong vũ trụ.