Bề mặt Sao Kim nóng trung bình khoảng 460–465 °C, cao hơn điểm nóng chảy của chì (khoảng 327 °C), thiếc (232 °C) và cả kẽm (420 °C). Nóng như vậy dù Sao Kim nhận ít ánh nắng tới bề mặt hơn ta tưởng, vì bầu khí quyển dày đặc cacbon điôxít giữ nhiệt lại: đó là hiệu ứng nhà kính vượt kiểm soát. Các tàu đổ bộ Venera của Liên Xô chỉ hoạt động được từ khoảng 23 phút tới hơn hai giờ trên bề mặt trước khi hỏng vì nhiệt và áp suất.
Sao Kim nóng tới mức nào so với các kim loại quen thuộc?
Ngồi trên bề mặt Sao Kim, một chiếc nồi nhôm vẫn giữ được hình dạng, vì nhôm cần khoảng 660 °C mới chảy. Nhưng một miếng chì ở đó sẽ thành vũng lỏng. Bảng dưới đặt nhiệt độ Sao Kim cạnh điểm nóng chảy của vài kim loại, ở áp suất thường trên Trái Đất:
| Kim loại | Điểm nóng chảy (khoảng) | Trên bề mặt Sao Kim (khoảng 464 °C) |
|---|---|---|
| Thiếc | 232 °C | Lỏng |
| Bitmut | 271 °C | Lỏng |
| Chì | 327 °C | Lỏng |
| Kẽm | 420 °C | Lỏng |
| Magie | 650 °C | Rắn |
| Nhôm | 660 °C | Rắn |
| Đồng | 1.085 °C | Rắn |
| Sắt | 1.538 °C | Rắn |
Áp suất khí quyển trên bề mặt khoảng 92 lần áp suất ở mặt đất, tương đương đứng dưới đáy biển sâu chừng 900 m. Ở áp suất này, điểm chảy của kim loại chỉ thay đổi rất ít, nên so sánh trong bảng vẫn đúng về đại thể.
Điều đáng chú ý nữa là nhiệt độ gần như đều khắp hành tinh. Sao Kim tự quay rất chậm, một vòng mất khoảng 243 ngày Trái Đất, lại quay ngược chiều so với phần lớn hành tinh. Đêm ở đây kéo dài hàng tuần, vậy mà phía đêm vẫn nóng gần bằng phía ngày, từ xích đạo tới vùng cực. Khí quyển dày như một chiếc chăn khổng lồ, lưu thông nhiệt quanh hành tinh.
Vì sao Sao Kim nóng hơn cả Sao Thuỷ?
Sao Thuỷ ở gần Mặt Trời hơn, phía ban ngày nóng tới khoảng 430 °C, nhưng phía đêm lạnh xuống khoảng −180 °C vì gần như không có khí quyển. Sao Kim xa Mặt Trời hơn mà lại nóng hơn, ngày cũng như đêm. Chìa khoá nằm ở khí quyển:
- Khoảng 96,5% là cacbon điôxít, phần lớn còn lại là nitơ.
- Các tầng mây dày ở độ cao khoảng 45–70 km chứa những giọt axit sunfuric.
- Mây phản xạ phần lớn ánh sáng Mặt Trời ra ngoài, nên Sao Kim sáng rực trên bầu trời; phần ánh nắng lọt được xuống bề mặt khá ít.
Lượng nắng tới bề mặt ít, nhưng cửa thoát nhiệt còn hẹp hơn nữa. Mặt đất nóng phát ra bức xạ hồng ngoại; lớp CO₂ dày đặc hấp thụ gần như toàn bộ hồng ngoại đó rồi phát ngược lại xuống dưới. Nhiệt vào được nhiều hơn nhiệt ra được, cho tới khi bề mặt nóng đủ cao để cân bằng. Đó là hiệu ứng nhà kính, cùng cơ chế với Trái Đất nhưng ở mức cực đoan.
Hiệu ứng nhà kính "vượt kiểm soát" nghĩa là gì?
Các nhà khoa học hành tinh dùng cụm từ này để chỉ một vòng lặp tự khuếch đại. Giả thuyết phổ biến kể như sau: Sao Kim thời trẻ có thể từng có nước, có thể cả đại dương nông. Mặt Trời theo thời gian sáng dần lên. Ở gần Mặt Trời hơn Trái Đất, Sao Kim nóng lên, nước bốc hơi nhiều hơn. Hơi nước cũng là khí nhà kính, nên làm hành tinh nóng thêm, lại bốc hơi thêm. Tới một ngưỡng, đại dương bốc hơi hết.
Lên tầng cao, tia cực tím Mặt Trời bẻ gãy phân tử nước; hiđrô nhẹ thoát ra vũ trụ. Bằng chứng cho câu chuyện này là tỉ lệ đơteri (hiđrô nặng) so với hiđrô thường trong khí quyển Sao Kim cao hơn của Trái Đất cả trăm lần: hiđrô nhẹ đã thoát đi nhiều hơn, để lại phần nặng.
Mất nước kéo theo một hệ quả nữa. Trên Trái Đất, nước mưa hoà tan CO₂ và qua hàng triệu năm khoá carbon lại trong đá vôi, trầm tích. Lượng carbon trong đá vôi của Trái Đất, nếu giải phóng hết thành khí, sẽ tạo ra một khí quyển CO₂ cùng cỡ với Sao Kim. Sao Kim không có nước nên không có "két sắt" ấy, CO₂ từ núi lửa cứ tích lại trong khí quyển.
Sao Kim có từng có đại dương thật hay không vẫn còn tranh luận. Một số mô hình cho rằng hành tinh này có thể đã ôn hoà trong thời gian dài; những mô hình khác cho rằng nó chưa bao giờ đủ mát để hơi nước ngưng tụ. Các sứ mệnh sắp tới được thiết kế một phần để trả lời câu hỏi này.
Tàu Venera sống được bao lâu trên bề mặt Sao Kim?
Liên Xô là nước duy nhất từng đưa tàu đổ bộ hoạt động trên bề mặt Sao Kim, qua chương trình Venera và Vega từ cuối thập niên 1960 tới giữa thập niên 1980. Mỗi lần đổ bộ là một cuộc chạy đua với nhiệt độ:
- Venera 7 (1970): hạ cánh ngày 15/12/1970, gửi về tín hiệu yếu trong khoảng 23 phút. Đây là lần đầu tiên một con tàu truyền dữ liệu từ bề mặt của một hành tinh khác.
- Venera 9 (1975): gửi về những bức ảnh đầu tiên chụp trên bề mặt Sao Kim, hoạt động khoảng 53 phút.
- Venera 13 (1982): trụ được khoảng 127 phút, kỷ lục cho tới nay, gửi về ảnh màu và kết quả phân tích đất đá.
- Vega 1 và Vega 2 (1985): ngoài tàu đổ bộ, còn thả khí cầu trôi trong tầng mây, đo gió trong khoảng hai ngày.
Các kỹ sư bảo vệ tàu bằng vỏ áp lực dày như tàu ngầm, lớp cách nhiệt, và làm lạnh sâu thiết bị trước khi vào khí quyển. Họ cũng dùng vật liệu hấp thụ nhiệt khi đổi pha: khi vật liệu ấy nóng chảy, nó "nuốt" ẩn nhiệt mà nhiệt độ bên trong tạm đứng yên. Đây chính là nguyên lý nhiệt nóng chảy riêng mà người học vật lý gặp ở lớp phổ thông, được dùng để câu thêm vài chục phút sống cho máy móc. Nhưng không lớp bảo vệ nào giữ mãi được: nhiệt bên ngoài cứ thấm vào, và điện tử hỏng dần.
Từ quỹ đạo, tàu Magellan của NASA (1990–1994) dùng radar xuyên mây lập bản đồ gần như toàn bộ bề mặt. Bản đồ cho thấy một thế giới của đồng bằng dung nham, hàng chục nghìn ngọn núi lửa và những vùng cao nguyên lớn.
Có "tuyết kim loại" trên đỉnh núi Sao Kim không?
Ảnh radar cho thấy các đỉnh núi cao của Sao Kim phản xạ sóng radar mạnh bất thường, như được phủ một lớp gì đó. Trên cao, nhiệt độ thấp hơn đồng bằng vài chục độ. Một giả thuyết cho rằng các hợp chất kim loại bay hơi ở đồng bằng nóng, như chì sunfua hay hợp chất của bitmut, có thể ngưng tụ thành lớp "sương giá kim loại" trên đỉnh núi lạnh hơn. Cơ chế giống hơi nước ngưng thành tuyết trên núi cao Trái Đất, chỉ khác chất liệu.
Đây vẫn là giả thuyết dựa trên số đo radar và mô hình hoá học, chưa có mẫu thật. Khi đọc những bài báo nói "Sao Kim có tuyết kim loại", nên hiểu đó là cách diễn đạt hình ảnh cho một khả năng khoa học, chưa phải điều đã được xác nhận.
Sao Kim cho người trên Trái Đất bài học gì?
Người Việt quen gọi Sao Kim là sao Mai khi nó mọc trước bình minh ở phương đông và sao Hôm khi nó sáng lên sau hoàng hôn ở phương tây. Đây là thiên thể sáng nhất bầu trời đêm sau Mặt Trăng, dễ nhìn bằng mắt thường. Lần tới thấy sao Hôm, có thể nghĩ rằng dưới lớp mây sáng ấy, chì đang ở thể lỏng.
Với khoa học khí hậu, Sao Kim là phòng thí nghiệm tự nhiên cho thấy khí nhà kính có thể đẩy một hành tinh đi xa tới đâu. Tình trạng của Trái Đất khác xa Sao Kim, và các nhà khí hậu học không dự báo Trái Đất sẽ thành Sao Kim. Nhưng cùng một định luật vật lý về hấp thụ hồng ngoại đang vận hành ở cả hai nơi.
Với ngành vật liệu, Sao Kim là bài kiểm tra khó. Các phòng thí nghiệm đã chạy thử mạch điện tử bằng silic cacbua trong buồng mô phỏng điều kiện Sao Kim trong hàng chục ngày liền, hướng tới những trạm đo bền hơn nhiều so với tàu Venera. NASA đang chuẩn bị hai sứ mệnh DAVINCI và VERITAS, Cơ quan Vũ trụ châu Âu (ESA) chuẩn bị sứ mệnh EnVision, dự kiến bay trong thập niên 2030. Muốn theo dõi, các trang tin chính thức của NASA và ESA là nguồn đáng tin hơn bài lan truyền trên mạng xã hội.
Câu hỏi thường gặp
Sao Kim nóng bao nhiêu độ?
Nhiệt độ bề mặt trung bình khoảng 460–465 °C, gần như đều cả ngày lẫn đêm và từ xích đạo tới cực. Đây là hành tinh có bề mặt nóng nhất hệ Mặt Trời.
Vì sao Sao Kim nóng hơn Sao Thuỷ dù xa Mặt Trời hơn?
Vì Sao Kim có khí quyển cực dày, khoảng 96,5% là cacbon điôxít, giữ nhiệt theo hiệu ứng nhà kính. Sao Thuỷ gần như không có khí quyển nên phía đêm lạnh xuống khoảng −180 °C, còn Sao Kim giữ được nhiệt quanh năm.
Trên Sao Kim kim loại nào bị nóng chảy?
Những kim loại có điểm nóng chảy dưới khoảng 460 °C như thiếc, bitmut, chì và kẽm sẽ ở thể lỏng. Nhôm, magie, đồng, sắt vẫn rắn vì điểm chảy cao hơn nhiều.
Tàu nào hạ cánh xuống Sao Kim lâu nhất?
Tàu Venera 13 của Liên Xô, hạ cánh năm 1982, hoạt động khoảng 127 phút trên bề mặt và gửi về ảnh màu. Tàu Venera 7 năm 1970 là tàu đầu tiên truyền được dữ liệu từ bề mặt một hành tinh khác.
Sao Kim có từng có nước không?
Tỉ lệ hiđrô nặng rất cao trong khí quyển gợi ý Sao Kim từng mất một lượng nước đáng kể. Nhưng nước ấy từng là đại dương hay chỉ là hơi nước thì còn tranh cãi; các sứ mệnh thập niên 2030 sẽ đo thêm để làm rõ.
