Các hành tinh quanh các sao lùn đỏ có thể có các mảng kiến tạo dịch chuyển, khiến chúng trở nên thân thiện với sự sống hơn so với suy nghĩ trước đây.
Sự dịch chuyển, trượt và va chạm của các mảng kiến tạo đóng vai trò quan trọng đối với sự xuất hiện và tiến hóa của sự sống trên Trái Đất. Hoạt động kiến tạo đã tạo ra những ngọn núi lửa phun khí carbon dioxide (CO2) và các loại khí khác vào không khí. Các khí này được mưa đưa xuống đất và lại được hấp thụ xuống lòng đất một lần nữa bởi sự dịch chuyển các mảng. Trong hàng tỷ năm, vòng tuần hoàn này đã giúp điều hòa khí hậu và ổn định nhiệt độ, giúp cho sự sống phát sinh.
Hoạt động kiến tạo mảng như trên Trái Đất dường như rất hiếm – bởi vì hiện tại không có thiên thể nào khác trong Hệ Mặt Trời của chúng ta có hoạt động kiến tạo - nhưng các nhà khoa học cho rằng, có thể có một cách khác để tạo ra lớp vỏ hoạt động trên những thế giới khác ngoài hành tinh chúng ta.
Các nhà nghiên cứu lập luận rằng một hành tinh chuyển động gần ngôi sao chủ có thể bị kéo dãn bởi lực hấp dẫn của ngôi sao đó. Những sự kéo dãn đó làm suy yếu lớp vỏ bên ngoài, góp phần hoặc tạo ra sự kiến tạo mảng tương tự như những gì xảy ra trên Trái Đất. Quá trình đó có thể làm tăng khả năng sự sống phát triển trên các hành tinh này.
“Chúng tôi là những người đầu tiên thực sự áp dụng tính toán này cho các hệ hành tinh khác”, J.J. Zanazzi, nhà vật lý thiên văn tại Đại học Toronto cho biết. Zanazzi và Amaury Triaud, một nhà thiên văn học tại Đại học Birmingham ở Anh công bố những phát hiện của họ trên tạp chí Icarus.
Cách mà một ngôi sao gần có thể kéo dãn lớp vỏ của một hành tinh tương tự như cách Mặt Trăng gây ra thủy triều ở các đại dương trên Trái Đất. Lực hấp dẫn của Mặt Trăng không đủ mạnh để tạo ra các mảng kiến tạo, nhưng một ngôi sao gần thì có thể làm được điều đó.
“Để có các kiến tạo mảng, chúng ta cần lực thủy triều này hoạt động trong thời gian địa chất và đủ mạnh để làm suy yếu lớp vỏ”, Mitch Foley, nhà địa vật lý của Đại học bang Pennsylvania cho biết. Nếu ngôi sao chủ kéo dãn, uốn cong và siết chặt lớp vỏ của hành tinh đủ trong hàng triệu năm, các mảng có thể tách ra và bắt đầu di chuyển.
Tuy nhiên, hầu hết các ngôi sao đều nóng và sáng đến nỗi nếu một hành tinh đủ gần để lực thủy triều gây ra sự kiến tạo mảng sẽ trở nên quá nóng đối với sự sống. Những sao lùn đỏ mờ hơn mang đến một sự thỏa hiệp hiệu quả, bởi vì phạm vi khoảng cách mà một hành tinh sẽ chịu tác động của lực thủy triều đủ mạnh có thể trùng với “vùng sống được”, là vùng xung quanh một ngôi sao không quá nóng hoặc quá lạnh đối với sự sống và cho phép cho nước lỏng tồn tại bề mặt hành tinh.
Nhưng không phải bất kỳ hành tinh nào với quỹ đạo gần ngôi sao cũng như vậy. Các lực kéo dãn thủy triều cần phải làm cho một số mảng dần dần di chuyển bên dưới các mảng khác - quá trình gọi là hút chìm - và để điều đó xảy ra, sự kéo dãn cần phải không đều. Điều này có thể xảy ra nếu quỹ đạo có một chút không tròn, hoặc nếu một mặt của hành tinh không phải lúc nào cũng phải đối mặt với ngôi sao. Zanazzi và Triaud đã xác định được hơn 40 hành tinh tiềm năng với các đặc điểm cần thiết, nhiều trong số chúng được các nhà thiên văn học phát hiện bằng kính thiên văn không gian Kepler của NASA. Danh sách này cũng bao gồm các hành tinh chuyển động quanh TRAPPIST-1, một sao lùn đỏ siêu lạnh mà các nhà thiên văn học phát hiện gần đây được cho là có bảy hành tinh. Hầu hết trong số hơn 40 hành tinh mà các nhà nghiên cứu xác định có quỹ đạo xung quanh sao lùn đỏ gần hơn so với quỹ đạo Sao Thủy quanh Mặt Trời của chúng ta và hoàn thành một vòng quanh các ngôi sao của chúng trong vòng chưa đầy 10 ngày.
“Nếu các hành tinh này có kiến tạo mảng, nó sẽ cung cấp một cách để ổn định lượng carbon dioxide trong bầu khí quyển của hành tinh và không làm hành tinh này phải chịu hiệu ứng nhà kính”, Zanazzi nói, khi đề cập đến Sao Kim, hành tinh với khí quyển chứa đầy carbon dioxide, cuối cùng làm cho đại dương của nó sôi lên.
Các kính thiên văn dự kiến đi vào hoạt động vào những năm 2020, như kính thiên văn không gian James Webb của NASA và kính thiên văn Cực Lớn của Đài thiên văn châu Âu quan sát bán thiên cầu Nam nằm ở phía bắc Chile, được thiết kế để thăm dò bầu khí quyển của các hành tinh xa xôi để tìm các tín hiệu của sự sống, bao gồm cả các dấu hiệu của núi lửa, như lưu huỳnh dioxide.
Nhưng chỉ có núi lửa ở đó không có nghĩa là các nhà thiên văn học sẽ có thể phát hiện. “Lưu huỳnh dioxide sau đó sẽ được rửa sạch khỏi bầu khí quyển một cách hiệu quả, nên bạn cần những núi lửa bùng nổ mạnh để đưa nồng độ nó lên đủ cao, Lisa Kaltenegger, một nhà thiên văn học tại Đại học Cornell ở Ithaca, New York cho biết.
Sau một vụ phun trào, lưu huỳnh dioxide thường biến mất khỏi bầu khí quyển trong vài tháng. Để tạo ra lượng lưu huỳnh dioxide ở mức độ mà các nhà thiên văn học có thể phát hiện, cô lập luận, một hành tinh sẽ phải có rất nhiều núi lửa phun trào đồng thời hoặc thường xuyên, như trên Trái Đất thuở sơ khai, hoặc mạnh hơn 10 lần so với vụ phun trào lớn vào năm 1991 của núi lửa Pinatubo ở Philippines .
Những thế giới tồn tại sự sống, đặc biệt là loại có thể phát hiện được từ Hệ Mặt Trời của chúng ta, có thể chỉ chiếm một phần nhỏ trong các hành tinh có sự sống. “Chúng tôi bị giới hạn trong việc tìm kiếm khí trong khí quyển, nhưng sự sống có thể phát triển dưới lòng đất hoặc trong đại dương”, Kal Kalegegger nói. Những sinh vật ngoài hành tinh như vậy sẽ chỉ cung cấp một số tín hiệu yếu về sự tồn tại của mình cho các nhà thiên văn học trên Trái Đất xa xôi.
Tuy nhiên, nghiên cứu mới chỉ ra rằng việc phát hiện bằng chứng về hoạt động của núi lửa trên một hành tinh gần sao lùn đỏ có thể là một dấu hiệu tốt về hoạt động kiến tạo và có cơ hội cao hơn tồn tại sự sống ngoài Trái Đất.
Gia Linh
Theo Astronomy
