Mặt Trăng đóng vai trò rất quan trọng trong việc khiến Trái Đất trở thành hành tinh mà chúng ta biết ngày nay. Nó kiểm soát độ dài của ngày và thủy triều của đại dương, qua đó tác động tới chu kỳ sinh học của các dạng sống trên hành tinh chúng ta. Mặt Trăng cũng góp phần vào khí hậu trên Tráu Đất thông qua việc giữ ổn định trục quay của Trái Đất, tạo nên môi trường lý tưởng cho sự sống phát triển và tiến hóa.
Vì Mặt Trăng quan trọng như vậy, các nhà khoa học phỏng đoán rằng một mặt trăng nào đó (tức một vệ tinh tự nhiên) cũng có thể là tác nhân đầy tiềm năng trong việc cho phép sự sống tồn tại trên một hành tinh khác. Hầu hết các hành tinh đều có vệ tinh của mình, nhưng Mặt Trăng của Trái Đất là độc nhất khi tính tới kích thước của nó so với chính Trái Đất: bán kính của Mặt Trăng là hơn 1/4 bán kính Trái Đất, có nghĩa là lớn hơn hầu hết tỷ lệ kích thước của các vệ tinh khác so với hành tinh của chúng.
Miki Nakajima, một giáo sư về khoa học Trái Đất và môi trường ở Đại học Rochester (New York, Mỹ), nhận thấy ý nghĩa của sự khác biệt này. Trong một nghiên cứu mới do bà đứng đầu và đã được công bố trên Nature Communications, bà cùng các cộng sự ở Viện công nghệ Tokyo và Đại học Arizona đã xem xét quá trình hình thành của các vệ tinh và kết luận rằng chỉ có một vài loại hành tinh nhất định có thể tạo thành vệ tinh tương đối lớn so với kích thước của chính hành tinh.
"Bằng cách hiểu về sự hình thành của vệ tinh, chúng tôi có được một giới hạn cụ thể hơn để biết mình cần chú ý vào thứ gì khi tìm kiếm những hành tinh dạng Trái Đất," Nakajima nói. "Chúng tôi trông đợi rằng các ngoại vệ tinh (các vệ tinh của các hành tinh ngoài Hệ Mặt Trời) có ở khắp nơi, nhưng tới nay chúng tôi không có được bất cứ xác nhận nào. Giới hạn mới này sẽ hữu ích cho những quan sát trong tương lai."
Nguồn gốc Mặt Trăng của Trái Đất
Nhiều nhà khoa học cho rằng Mặt Trăng đã ra đời từ một va chạm lớn cách đây khoảng 4,5 tỷ năm giữa Trái Đất sơ khai và một hành tinh có kích thước cỡ Sao Hỏa. Vụ va chạm này dẫn tới sự hình thành của một đĩa vật chất dễ bay hơi quanh Trái Đất mà cuối cùng tạo thành Mặt Trăng.
Để tìm hiểu xem liệu các hành tinh khác đã tạo thành các vệ tinh lớn tương tự như vậy bằng cách nào, Nakajima và các cộng sự đã thực hiện mô phỏng va chạm trên máy tính, với sự tham gia của nhiều hành tinh đá giả định tương tự Trái Đất và cả các hành tinh băng có khối lượng khác nhau. Họ hi vọng có thể xác nhận xem các va chạm mô phỏng đó có thật sự tạo thành đĩa dễ bay hơi giống như đĩa đã tạo thành Mặt Trăng của chúng ta hay không.
Các nhà nghiên cứu thấy rằng các hành tinh đá có khối lượng vượt quá 6 lần khối lượng Trái Đất (6M) và các hành tinh băng lớn hơn một lần khối lượng Trái Đất (1M) tạo ra những đĩa bay hơi hoàn toàn (chứ không phải chỉ một phần), và do đó không thể tạo thành những vệ tinh lớn tương ứng.
"Chúng tôi tìm ra rằng nếu hành tinh quá nặng, những va chạm này sản sinh ra những đĩa bay hơi hoàn toàn, bởi va chạm giữa các hành tinh lớn thường tạo ra nhiều năng lượng hơn nhiều so với các hành tinh nhỏ," Nakajima nói.
Sau một va chạm mà kết quả là một đĩa bay hơi, theo thời gian, đĩa nguội đi và những vi thể vệ tinh dạng lỏng hình thành. Trong một đĩa bay hơi hoàn toàn, các vi thể hành tinh đang lớn dần lên chịu lực kéo mạnh từ sự hóa hơi và nhanh chóng rơi lại về phía hành tinh. Ngược lại, nếu như đĩa chỉ bị bay hơi một phần, các vi thể vệ tinh không bị khí kéo căng ra nhiều như vậy.
"Chúng tôi kết luận rằng một đĩa bay hơi hoàn toàn không thể tạo thành các vệ tinh lớn," Nakajima nói. "Khối lượng của các hành tinh cần nhỏ hơn những ngưỡng mà chúng tôi đã xác định (như nêu trên) để có thể tạo thành những vệ tinh như vậy."
Tìm kiếm những hành tinh dạng Trái Đất
Những hạn chế mà Nakajima cùng các cộng sự của bà xác định được là rất quan trọng để các nhà thiên văn học tìm hiểu thêm về vũ trụ của chúng ta. Các nhà nghiên cứu đã xác định được hàng nghìn ngoại hành tinh và cả tiềm năng cho những ngoại vệ tinh của chúng, nhưng chưa từng xác nhận chính xác được bất cứ vệ tinh nào chuyển động quanh một hành tinh bên ngoài Hệ Mặt Trời.
Nghiên cứu này có thể mang tới cho họ ý tưởng tốt hơn về nơi cần tìm kiếm.
Theo Nakajima, "Việc tìm kiếm các ngoại hành tinh thường tập trung vào những hành tinh lớn quá 6 lần Trái Đất. Chúng tôi đề xuất rằng thay vào đó thì chúng ta cần nhìn vào những hành tinh nhỏ hơn vì chúng là có lẽ là những ứng viên nhiều tiềm năng hơn trong việc có một số vệ tinh lớn."
Bryan
Theo Science Daily
