Trong một cột mốc quan trọng của hành trình tìm kiếm sự sống trên các hành tinh khác, các nhà thiên văn học đã lần đầu tiên phát hiện một bầu khí quyển bao quanh một hành tinh đá dạng Trái Đất có quỹ đạo trong vùng sống được của một ngôi sao khác. Phát hiện này mang đến bằng chứng thuyết phục nhất từ trước đến nay rằng những thế giới có điều kiện tương tự Trái Đất về thành phần và nhiệt độ, với khả năng hỗ trợ sự sống, có thể tồn tại bên ngoài Hệ Mặt Trời.
"Khí quyển là yếu tố thiết yếu để một hành tinh có thể hỗ trợ sự sống như chúng ta biết," tác giả chính Collin Cherubim - người vừa nhận bằng tiến sĩ ngành Khoa học Trái Đất và Hành tinh tại Đại học Harvard - cho biết.
"Đây là lần đầu tiên ai đó phát hiện một bầu khí quyển trên một hành tinh đá nằm trong vùng sống được của một ngôi sao khác."
Được công bố trên tạp chí Science, nghiên cứu này trình bày kết quả quan sát phát hiện helium (He) đang thoát ra khỏi bầu khí quyển của LHS 1140 b, một ngoại hành tinh đá cách Trái Đất khoảng 48 năm ánh sáng. Được thúc đẩy bởi các dự đoán lý thuyết, phát hiện này cung cấp bằng chứng cho thấy hành tinh này thực sự có bầu khí quyển.
Hành tinh này có quỹ đạo quanh một sao lùn đỏ trong vùng sống được của ngôi sao, đó là khu vực mà nhiệt độ và các điều kiện môi trường nằm trong khoảng có thể cho phép nước tồn tại ở trạng thái lỏng trên bề mặt hành tinh.
Các nhà thiên văn học đã phát hiện hàng nghìn ngoại hành tinh, trong đó có một số hành tinh đá nằm trong vùng sống được của sao chủ. Tuy nhiên, việc xác định liệu những hành tinh đó có khí quyển hay không vẫn là một thách thức lớn.
Một tín hiệu khí quyển được chờ đợi từ lâu
"Hai mươi năm trước, chúng ta còn tự hỏi liệu những hành tinh đất đá tương tự Trái Đất có tồn tại hay không," Robin Wordsworth - Giáo sư Gordon McKay về Khoa học và Kỹ thuật Môi trường, đồng thời là Giáo sư Khoa học Trái Đất và Hành tinh tại Đại học Harvard và là một trong những người hướng dẫn luận án của Cherubim - cho biết.
"Sau đó, chúng ta biết rằng chúng khá phổ biến và đã phát hiện một số hành tinh nằm trong vùng sống được. Câu hỏi tiếp theo là liệu có hành tinh nào trong số đó đã giữ được khí quyển hay không. Giờ đây, chúng ta biết rằng có ít nhất một hành tinh như vậy."
Mặc dù các nghiên cứu trước đây đã phát hiện những hành tinh đá nằm trong vùng sống được của ngôi sao chủ, đây là nghiên cứu đầu tiên chứng minh rõ ràng sự tồn tại của một bầu khí quyển đã tồn tại suốt hàng tỷ năm.
Mô hình lý thuyết do Cherubim và các đồng nghiệp xây dựng dự đoán rằng LHS 1140 b có một tầng khí quyển trên giàu helium đang từ từ thoát ra không gian.
Để kiểm chứng dự đoán này, nhóm nghiên cứu đã sử dụng máy quang phổ Warm Infrared Echelle (WINERED) tại Đài quan sát Magellan ở Chile. Họ đã quan sát được một sự thẳng hàng hiếm gặp khi LHS 1140 b và một hành tinh khác cùng đi qua phía trước sao chủ trong cùng một đêm.
Trong khi một hành tinh không cho thấy bất kỳ bằng chứng nào về bầu khí quyển, thì hành tinh còn lại - LHS 1140 b - lại cho thấy helium đang thoát ra từ vùng bao quanh nó, xác nhận rằng hành tinh này vẫn duy trì được bầu khí quyển.
Từ dự đoán đến phát hiện
Người đồng hướng dẫn của Cherubim, David Charbonneau - Trưởng khoa Thiên văn học của Đại học Harvard và là nhà thiên văn học tại Trung tâm Vật lý Thiên văn Harvard & Smithsonian - ban đầu tỏ ra hoài nghi về kế hoạch của Cherubim vì nó hoàn toàn dựa trên các tính toán toán học và trước đó chưa từng được quan sát ở bất kỳ hành tinh đá nào.
Tuy nhiên, khi kết quả được công bố, ông đã bị thuyết phục.
"Collin đã phân tích các hành tinh mà chúng ta biết và dự đoán rằng hành tinh này sẽ có bầu khí quyển chứa helium," Charbonneau cho biết. "Sau đó, cậu ấy đã sắp xếp thời gian quan sát bằng kính thiên văn, thu thập dữ liệu và phát hiện này có độ tin cậy thống kê cực kỳ vững chắc."
Những phát hiện này cho thấy các quan sát từ mặt đất nhằm tìm kiếm những chất khí đang thoát ra khỏi hành tinh có thể trở thành một công cụ quan trọng để nghiên cứu bầu khí quyển của các ngoại hành tinh đá.
Các nhà thiên văn học cho biết bầu khí quyển của hành tinh này nhiều khả năng đã tồn tại hơn ba tỷ năm, khiến nó trở thành một mục tiêu rất giá trị cho các quan sát trong tương lai.
Cherubim cho biết ông muốn xác định đầy đủ thành phần của khí quyển và cuối cùng là nghiên cứu xem hành tinh này có các đại dương trên bề mặt hay những đặc điểm khác liên quan đến khả năng hỗ trợ sự sống hay không. Ông và các đồng nghiệp cũng sẽ sử dụng mô hình của mình để tìm kiếm những thế giới tương tự.
"Đây là một sự xác nhận đối với mô hình của chúng tôi, và hy vọng đây mới chỉ là phát hiện đầu tiên trong số nhiều quan sát sẽ được thực hiện trong tương lai," ông cho biết.
R.T
Theo Phys.org
