Một nghiên cứu mới tính toán ảnh hưởng của hoạt động mây tới khí hậu đã làm tăng gấp đôi số lượng các hành tinh có khả năng sinh sống quay quanh sao lùn đỏ, loại sao phổ biến nhất trong vũ trụ.
Phát hiện này có nghĩa là riêng trong thiên hà Milky Way, 60 tỷ hành tinh có thể đang chuyển động quanh một sao lùn đỏ trong vùng sống được. Các nhà khoa học tại Đại học Chicago và Đại học Northwestern dựa trên nghiên cứu của họ, đăng trên tạp chí Vật lý thiên văn (Astrophysical Journal Letters), mô phỏng bằng máy tính chặt chẽ về hành vi của các đám mây trên các ngoại hành tinh.
Hành vi của những đám mây này mở rộng đáng kể vùng sống được ước tính của các sao lùn đỏ, những ngôi sao nhỏ hơn và mờ hơn so với những ngôi sao như Mặt Trời. Theo dữ liệu hiện tại từ chương trình Kepler của NASA, một trạm quan sát không gian tìm kiếm các hành tinh giống như Trái Đất quay quanh các ngôi sao khác, cho thấy có khoảng một hành tinh cỡ Trái đất trong vùng sống được của mỗi ngôi sao lùn đỏ.
Nghiên cứu của đại học Chicago-Northwestern làm tăng gấp đôi số lượng ước tính. Nó cũng chỉ ra phương pháp mới cho nhà thiên văn để kiểm tra các hành tinh có mây che phủ quay quanh sao lùn đỏ.
"Hầu hết các hành tinh trong Milky Way quay quanh sao lùn đỏ," Nicolas Cowan, một nghiên cứu sinh sau tiến sĩ tại Trung tâm thăm dò và nghiên cứu liên ngành Vật lý thiên văn Northwestern cho biết.
"Một sự điều chỉnh nhiệt làm cho các hành tinh như vậy ôn hòa hơn có nghĩa là chúng ta không cần phải nhìn xa để tìm thấy một hành tinh có sự sống." Cowan tham gia Dorian Abbot UChicago của và Jun Yang là đồng tác giả của nghiên cứu. Các học giả cũng cung cấp cho các nhà thiên văn với một phương tiện để xác minh kết luận của mình với kính thiên văn không gian James Webb, dự kiến sẽ bắt đầu hoạt động vào năm 2018.
Vùng sống được đề cập đến là vùng không gian xung quanh một ngôi sao nơi các hành tinh quay quanh có thể duy trì nước ở dạng lỏng trên bề mặt của chúng. Công thức tính khu vực này vẫn giống nhau trong nhiều thập kỷ. Nhưng cách tiếp cận này phần lớn bỏ qua những đám mây, những yếu tố có ảnh hưởng lớn tới khí hậu.
"Các đám mây giúp giữ ấm và làm mát trên Trái Đất," Abbot, một trợ lý giáo sư về khoa học địa vật lý cho biết. "Chúng phản chiếu ánh ánh sáng Mặt Trời để làm hành tinh mát hơn, và chúng hấp thụ bức xạ hồng ngoại từ bề mặt để tạo ra hiệu ứng nhà kính. Điều đó góp phần giữ cho hành tinh ấm áp, đủ để duy trì sự sống." Một hành tinh quay quanh một ngôi sao giống như Mặt Trời sẽ phải hoàn thành một quỹ đạo khoảng một lần một năm là đủ xa để duy trì lượng nước lỏng trên bề mặt của nó.
"Nếu bạn đang quay quanh xung quanh một khối lượng thấp hay ngôi sao lùn, bạn phải quay quanh khoảng một lần một tháng, hai tháng một lần để nhận được cùng một lượng ánh sáng mặt trời mà chúng ta nhận được từ Mặt Trời", Cowan nói.
Những hành tinh đi theo quỹ đạo chặt chẽ như vậy cuối cùng sẽ khóa chuyển động thủy triều của chúng đối với mặt trời. Chúng sẽ luôn giữ cùng một mặt đối diện với Mặt Trời, giống như Mặt trăng luôn hướng một mặt về phía Trái Đất. Tính toán của nhóm nghiên cứu Đại học Chicago- Northwestern chỉ ra rằng mặt đối diện của hành tinh với ngôi sao sẽ trải qua sự đối lưu mạnh mẽ và những đám mây phản xạ cao tại một điểm mà các nhà thiên văn gọi là vùng hạ sao.
Tại vị trí đó Mặt Trời luôn ở trên đỉnh đầu, vào giữa trưa. Tính toán tổng quát ba chiều của nhóm nghiên cứu lần đầu tiên xác định được hiệu quả của những đám mây chứa nước ở rìa bên trong của vùng sống được. Những mô phỏng này tương tự như các mô phỏng khí hậu toàn cầu mà các nhà khoa học sử dụng để dự đoán khí hậu Trái Đất.
Quá trình này đòi hỏi vài thánglàm việc của 216 máy tính tại Đại học Chicago. Nỗ lực trước đó để mô phỏng các rìa bên trong khu vực sinh sống được của ngoại hành tinh là một chiều.
Họ chủ yếu là bỏ qua những đám mây, thay vì tập trung trên biểu đồ của nhiệt độ giảm theo độ cao. "Không có cách nào bạn có thể làm điều đó với những đám mây đúng trong một chiều," Cowan nói.
"Nhưng trong một mô hình ba chiều, bạn đang thực sự mô phỏng cách chuyển động không khí và chuyển động của hơi ẩm thông qua toàn bộ bầu khí quyển của hành tinh." Những mô phỏng mới cho thấy rằng nếu có nước trên bề mặt trên hành tinh, đó là kết quả của những đám mây. Những mô phỏng này chi tiết hơn nữa cho rằng hành vi của đám mây có tác dụng làm mát đáng kể ở phần bên trong của vùng sống được, tạo điều kiện cho hành tinh gần hơn với ngôi sao duy trì nước trên bề mặt của chúng.
Các nhà thiên văn học quan sát với kính thiên văn James Webb sẽ có thể kiểm tra tính chính xác của những phát hiện này bằng cách đo nhiệt độ của hành tinh tại các điểm khác nhau trên quỹ đạo của nó.
Nếu một ngoại hành tinh khóa thủy triều thiếu đám mây che phủ quan trọng, các nhà thiên văn sẽ đo nhiệt độ cao nhất khi phía ban ngày của ngoại hành tinh đang đối mặt với các kính thiên văn, xảy ra khi hành tinh này là ở phía xa của ngôi sao của nó.
Một khi hành tinh quay lại để các kính thiên văn thấy mặt tối của nó, nhiệt độ có thể đạt tới điểm thấp nhất. Nhưng nếu đám mây phản xạ cao che phủ phía ban ngày của ngoại hành tinh, chúng sẽ chặn rất nhiều bức xạ hồng ngoại từ bề mặt, Yang, một nhà khoa học sau tiến sĩ về khoa học địa vật lý cho biết.
Trong tình huống đó "bạn sẽ đo nhiệt độ lạnh nhất khi hành tinh này là ở phía đối diện, và bạn sẽ đo nhiệt độ nóng nhất khi bạn đang tìm kiếm ở phía ban đêm, bởi vì có bạn đang thực sự nhìn vào bề mặt chứ không phải là những đám mây tầng cao, ", Yang nói. Vệ tinh quan sát trái đất đã ghi nhận hiệu ứng này.
"Nếu bạn nhìn vào Brazil hay Indonesia với một kính thiên văn hồng ngoại từ không gian, nó có thể nhìn lạnh hơn, và đó là bởi vì bạn đang nhìn thấy những tầng đám mây", Cowan nói.
"Các tầng đám mây ở trên cao, và ở đó nó rất lạnh." Nếu Kính thiên văn James Webb phát hiện tín hiệu này từ một ngoại hành tinh, Abbot lưu ý, "nó gần như chắc chắn từ những đám mây, và đó là một khẳng định rằng bạn có bề mặt nước ở dạng lỏng."
Gia Linh (VACA)
Theo Space Daily
