Tìm kiếm những tín hiệu lạ từ các ngoại hành tinh xa xôi

Phát hiện 'yếu tố sống còn' của siêu Trái Đất K2-18b: NASA phấn khích ra sao?

"Tính cho đến nay, ngoại hành tinh K2-18b là ứng viên tốt nhất cho khả năng sinh sống mà chúng ta có được."

Theo tin tức vũ trụ mới nhất từ NASA, Kính viễn vọng không gian Hubble của cơ quan này vừa phát hiện hơi nước trong bầu khí quyển của một ngoại hành tinh kích cỡ Trái Đất.

Ngoại hành tinh này được các nhà khoa học đặt tên là K2-18b. K2-18b quay quanh một ngôi sao lùn đỏ K2-18. Dù quỹ đạo quay quanh ngôi sao chủ của K2-18b hẹp hơn quỹ đạo Trái Đất quanh Mặt Trời, nhưng ngoại hành tinh K2-18b vẫn 'rơi' vào "vùng có thể sống được - HZ", nghĩa là vẫn ở trong tầm có đủ ánh sáng Mặt Trời để sưởi ấm (không quá nóng để bốc hơi hết - không quá lạnh để đóng băng) và biến nước thành dạng lỏng.

Đây là lần đầu tiên trong lịch sử các nhà thiên văn học của NASA xác định được hơi nước có trong bầu khí quyển của một siêu Trái Đất. K2-18b là một ngoại hành tinh (hành tinh nằm ngoài Hệ Mặt Trời), có thành phần đất đá giống Trái Đất.

Ngoại hành tinh K2-18b quay quanh một ngôi sao lùn đỏ K2-18. Mô hình: M. KORNMESSER, ESA/HUBBLE

"Đây là ngoại hành tinh duy nhất tính cho đến nay mà chúng ta biết có nhiệt độ chính xác để hỗ trợ sự tồn tại của nước (khoảng 46 độ C), dù là nước trong bầu khí quyển hay trên bề mặt, thì K2-18b chính là ứng viên tốt nhất cho khả năng sinh sống mà chúng ta có được." - Nhà thiên văn học Angelos Tsiaras thuộc Đại học London (Anh) - đồng tác giả nghiên cứu mới nhất về K2-18b, phấn khích cho biết.

Khám phá này có được từ 2 kết quả nghiên cứu độc lập của NASA. Trước đó, năm 2015, tàu không gian Kepler của NASA (thợ săn ngoại hành tinh có thể tồn tại sự sống) lần đầu tiên quan sát được K2-18b. Ngoại hành tinh này cách Hệ Mặt Trời 111 năm ánh sáng, có khối lượng ước tính gấp 8 lần Trái Đất.

Tuy nhiên, NASA lúc đó nhận định, K2-18b là một ngoại hành tinh băng khổng lồ, giống sao Hải Vương của chúng ta; hoặc chúng là một hành tinh đất đá nhưng có bầu khí quyển dày đặc khí hydro.

Đến nay, các nhà khoa học của NASA đã có phát hiện mới. Cơ quan này nhận định, K2-18b là một siêu Trái Đất, là một hành tinh đất đá giống sao Hỏa, hoặc sao Kim. Và có hơi nước trong bầu khí quyển.

Phát hiện này không chỉ giúp các nhà khoa học hành tinh hiểu thêm về bầu khí quyển của các ngoại hành tinh có thể ở được nói chung, mà còn hiểu thêm về các ngoại hành tinh có thể ở được ngay cả khi chúng ở trong quỹ đạo gần với sao lùn đỏ mẹ.

"Tìm kiếm nước ở một thế giới có thể sống được bên ngoài Trái Đất là một hành trình vô cùng thú vị. K2-18b không phải là phiên bản Trái Đất 2.0 vì nó có khối lượng nặng hơn Trái Đất rất nhiều, tuy nhiên, nó đưa chúng ta đến gần hơn với câu hỏi cơ bản: Trái Đất có phải là hành tinh độc nhất không?" - Nhà thiên văn học Angelos Tsiaras nói.

"K2-18b đưa chúng ta đến gần hơn với câu hỏi cơ bản: Trái Đất có phải là hành tinh độc nhất không?". Ảnh mang tính minh họa: Internet

Angelos Tsiaras và nhóm của ông đã sử dụng thiết bị camera tầm quan sát rộng WFC3 của Hubble để chụp 8 hành tinh trong hệ sao lùn đỏ K2-18 rồi kết hợp các bức ảnh lại với nhau để tạo ra quang phổ của ngoại hành tinh K2-18b.

Sau đó, nhóm cho chạy các mô hình khí quyển K2-18b với một loạt các phân tử khí quyển có thể tạo ra các dòng hấp thụ, bao gồm nước (H 2O), carbon monoxide (CO), carbon dioxide (CO2), metan (CH4) và amoniac (NH3).

Trong hình ảnh quang phổ của ngoại hành tinh K2-18b, nhóm tiếp tục mô hình hóa bầu khí quyển bằng 3 cách tiếp cận: (1) Không mây, với hơi nước trong bầu khí quyển nhiều hydro-heli; (2) Không có mây, có hơi nước, hydro-heli và phân tử nitơ; (3) Nhiều mây, với hơi nước và hydro-heli.

Các mô hình đều cho ra khoảng 20 đến 50% bầu khí quyển của ngoại hành tinh K2-18b là hơi nước. Các nhà khoa học đi đến kết luận ban đầu, K2-18b là một nơi khá ẩm ướt. Do hạn chế của WFC3, các nhà thiên văn học cũng không loại trừ khả năng bầu khí quyển của K2-18b còn chứa metan, CO2 và amoniac.

Do đó, việc xác định chính xác % hơi nước cũng như thành phần còn lại của bầu khí quyển ngoại hành tinh K2-18b sẽ là nhiệm vụ tiếp theo của các thiết bị có bước sóng rộng hơn, chẳng hạn như Kính thiên văn vũ trụ James Webb (của NASA, ESA, dự kiến phóng năm 2021) và Kính viễn vọng hồng ngoại viễn thám khí quyển ARIEL (của ESA, dự kiến phóng năm 2028).

Nghiên cứu đã được công bố trên Tạp chí Nature Astronomy.

Trong hai thập kỷ qua, thiên văn học đã lập được cuộc cách mạng lớn. Kể từ lần phát hiện đầu tiên của ngoại hành tinh vào năm 1992, các nhà khoa học đã lập danh mục hàng ngàn thế giới ngoài hành tinh quay quanh các ngôi sao xa xôi, một số trong đó có dấu hiệu có khí quyển.

Đối với một số ít các hành tinh này, các nhà thiên văn học thậm chí đã phát hiện ra các dấu hiệu của hơi nước trong khí quyển.

Mô hình Kính thiên văn vũ trụ James Webb. Nguồn: NASA

Nhưng trước đây, những thế giới có nước được xác nhận là không thể sống được như chúng ta biết. Chẳng hạn, vào năm 2018, NASA đã công bố phát hiện ra hơi nước trong bầu khí quyển của WASP-39b, một hành tinh có kích thước sao Thổ khổng lồ, nhưng nhiệt độ ban ngày của nó ở mức "thiêu đốt" 777 độ C!

Một trong những thách thức trong hành trình săn tìm ngoại hành tinh hỗ trợ sự sống đó là, ngoại hành tinh càng nhỏ thì việc quan sát khí quyển càng khó khăn. Do đó, các nhà thiên văn học nhắm đến các ngoại hành tinh lớn, kích cỡ siêu Trái Đất: Lớn hơn Trái Đất khoảng 10 lần.

Tính cho đến nay, Kepler-438b (cách Trái Đất khoảng 640 năm ánh sáng) và Kepler-452b (cách Hệ Mặt Trời 1.400 năm ánh sáng) là hai hành tinh kích cỡ tương tự Trái Đất, được xem là Trái Đất 2.0.

Với các sứ mệnh tiếp theo trong các năm 2020 của Kính thiên văn vũ trụ James Webb và ARIEL, hy vọng, loài người sẽ tiếp tục tạo nên những cuộc cách mạng mới trong hành trình săn tìm ngoại hành tinh tồn tại sự sống.

Bài viết sử dụng nguồn: Science Alert, National Geographic

Theo Helino