Các ngoại hành tinh tiếp tục thách thức hiểu biết của chúng ta về sự hình thành và tiến hóa hành tinh, cũng như việc liệu chúng có thể hỗ trợ sự sống như chúng ta biết hay không. Các nhà khoa học thường sử dụng các hành tinh trong Hệ Mặt Trời của chúng ta làm đối tượng tương đồng để nghiên cứu các ngoại hành tinh; việc nghiên cứu những ngoại hành tinh có chu kỳ quỹ đạo cực ngắn buộc các nhà khoa học phải liên tục xem xét lại hiểu biết của chúng ta về những gì các hành tinh có thể chịu đựng trong suốt vòng đời của chúng. Một loại ngoại hành tinh như vậy đã trở thành đối tượng được quan tâm trong những năm gần đây là các ngoại hành tinh “thế giới dung nham”, đặc biệt là những ngoại hành tinh dung nham có quỹ đạo gần ngôi sao của chúng một cách nguy hiểm. Tuy nhiên, trong khi từ lâu người ta đã biết rằng những thế giới dung nham có nhiệt độ cao hơn có khí quyển, các thế giới dung nham “lạnh hơn” lại được phát hiện là không có khí quyển.
Giờ đây, một nhóm các nhà nghiên cứu quốc tế có thể đã tiến gần hơn tới việc giải quyết câu hỏi hóc búa đó khi họ nghiên cứu một thế giới dung nham có kích thước tương đương Trái Đất và có quỹ đạo quanh ngôi sao của nó với chu kỳ chưa đầy một ngày Trái Đất. Như được trình bày trong một nghiên cứu gần đây đăng trên The Astrophysical Journal Letters, các nhà nghiên cứu từ Mỹ, Anh, Trung Quốc và Tây Ban Nha đưa ra bằng chứng mới cho thấy một thế giới dung nham lạnh bất thường có thể thách thức hiểu biết của chúng ta về các thế giới dung nham do khả năng nó sở hữu một khí quyển.
Trong nghiên cứu này, các nhà nghiên cứu đã sử dụng Kính thiên văn không gian James Webb (JWST) của NASA để quan sát HD 3167 b, nằm cách Trái Đất khoảng 154 năm ánh sáng, có bán kính và khối lượng lần lượt bằng khoảng 1,6 và 4,8 lần Trái Đất, đồng thời có quỹ đạo quanh ngôi sao loại K của nó với chu kỳ khoảng 0,96 ngày Trái Đất. Các sao K vừa nhỏ hơn vừa lạnh hơn Mặt Trời của chúng ta, nhưng được ước tính là chiếm quần thể sao lớn nhất trong thiên hà Milky Way. Trong khi các thế giới dung nham “nóng hơn” đã được xác nhận là có khí quyển vì nhiệt độ cực cao làm nóng chảy bề mặt, khiến vật chất này trở thành khí và bao quanh hành tinh, các thế giới dung nham “lạnh hơn” được biết đến là những khối đá trơ trụi không có khí quyển.
Tuy nhiên, mặc dù HD 3167 b nằm ở phía lạnh hơn của phổ nhiệt độ, các nhà nghiên cứu phát hiện rằng nó có thể sở hữu một bầu khí quyển. Họ có được phát hiện này thông qua việc quan sát lần che khuất thứ cấp của ngoại hành tinh, tức là khi nó được quan sát lúc đi ra phía sau ngôi sao của mình. Điều này khác với một lần quá cảnh, xảy ra khi nó đi qua phía trước ngôi sao. Khi JWST quan sát lần che khuất thứ cấp của HD 3167 b, bề mặt của ngoại hành tinh được phát hiện là lạnh hơn nhiều so với giả thuyết trước đây, và các nhà nghiên cứu lưu ý rằng điều này có thể có nghĩa là nhiệt từ phía ban ngày của nó được phân bố lại sang phía ban đêm. Việc đề cập đến phía ban ngày và phía ban đêm là quan trọng vì các ngoại hành tinh có quỹ đạo gần ngôi sao của chúng đến mức này bị khóa triều, nghĩa là một phía luôn hướng về ngôi sao. Các nhà nghiên cứu lưu ý rằng nghiên cứu này có thể thách thức hiểu biết của chúng ta về các thế giới dung nham, cụ thể là về khả năng giữ lại và duy trì khí quyển của chúng dựa trên nhiệt độ và thành phần bề mặt.
“Bất chấp việc chúng khắc nghiệt đến mức không thích hợp cho sự sống, chúng tôi cũng quan tâm đến việc nghiên cứu những loại hành tinh này vì chúng tôi cho rằng Trái Đất sơ khai có thể từng trông rất giống một thế giới dung nham,” Brandon Park Coy, nghiên cứu sinh tiến sĩ tại Khoa Khoa học Địa vật lý thuộc Đại học Chicago và là tác giả chính của nghiên cứu, cho biết. “Chúng tôi cho rằng vào thời kỳ rất sớm trong lịch sử Hệ Mặt Trời, khi các hành tinh đất đá hình thành, chúng cực kỳ nóng do năng lượng từ tất cả các vụ va chạm giữa các vi thể hành tinh. Trái Đất từng trải qua giai đoạn được gọi là đại dương magma, với toàn bộ bề mặt ở trạng thái lỏng. Kết quả này mở ra cho chúng tôi một cánh cửa để nghiên cứu các điều kiện có thể từng tồn tại trong vài triệu năm đầu tiên của Trái Đất.”
Như đã đề cập, các thế giới dung nham đã được nghiên cứu từ những năm 2000, nhưng sự hình thành và tiến hóa của chúng khác rất nhiều so với thế giới dung nham trong chính Hệ Mặt Trời của chúng ta, vệ tinh Io của Sao Mộc. Trong khi hoạt động núi lửa của Io, bao gồm hàng trăm núi lửa đang hoạt động, được gây ra bởi sự nung nóng thủy triều do tương tác hấp dẫn giữa Sao Mộc lớn hơn rất nhiều và các vệ tinh Galileo khác, các ngoại hành tinh dung nham lại hình thành do nhiệt độ thiêu đốt làm nóng chảy bề mặt của chúng theo đúng nghĩa đen, và vật chất này bay hơi để tạo thành khí quyển.
Các nhà nghiên cứu sẽ có được những hiểu biết mới nào về các ngoại hành tinh dung nham trong những năm và thập kỷ tới? Chỉ thời gian mới có thể trả lời, và đó là lý do tại sao chúng ta làm khoa học!
Bryan
Theo Universetoday
