Các nhà thiên văn học đã tìm thấy một ngoại hành tinh lớn hơn gấp đôi Trái Đất có tiềm năng cho việc sống được, mở ra cuộc tìm kiếm sự sống trên các hành tinh có kích thước lớn so với Trái Đất nhưng nhỏ hơn Sao Hải Vương.
Một nhóm nghiên cứu từ đại học Cambridge đã sử dụng số liệu về khối lượng, bán kính và khí quyển của ngoại hành tinh K2-18b và xác định khả năng cho việc tồn tại nước ở thể lỏng và điều kiện phù hợp cho sự sống dưới bầu khí quyển giàu hydro của hành tinh này. Kết quả được báo cáo trên tạp chí The Astrophysical Journal Letters.
Ngoại hành tinh K2-18b, cách chúng ta 124 năm ánh sáng, có bán kính gấp 2,6 lần và khối lượng gấp 8,6 lần Trái Đất, có quỹ đạo quanh sao chủ nằm trong vùng sống được, nơi mà nhiệt độ bề mặt cho phép nước tồn tại dưới trạng thái lỏng. Hành tinh này đã từng là chủ đề quan trọng của truyền thông vào mùa thu năm 2019, khi mà hai nhóm nghiên cứu khác nhau đã tuyên bố rằng phát hiện hơi nước trong bầu khí quyển giàu hydro của nó. Tuy nhiên, mật độ khí quyển cùng các điều kiện bên trong hành tinh vẫn chưa được biết.
“Hơi nước đã được phát hiện trong khí quyển của một số ngoại hành tinh, nhưng kể cả chúng có thuộc vùng sống được thì cũng không có gì chắc chắn rằng bề mặt hành tinh đó cũng có điều kiện phù hợp cho sự sống hay không,” tiến sĩ Nikku Madhusudhan từ Viện Thiên Văn Học Cambridge, người lãnh đạo nghiên cứu mới nói. “Để thiết lập một triển vọng cho môi trường sống, điều quan trọng là có được sự hiểu biết thống nhất về các điều kiện khí quyển và bên trong hành tinh - đặc biệt là nước có thể tồn tại ở dạng lỏng dưới bầu khí quyển hay không.”
Với kích cỡ của K2-18b, nó giống như một phiên bản nhỏ của Sao Hải Vương hơn là phiên bản lớn của Trái Đất, một “Sao Hải Vương mini” được dự đoán có một lớp vỏ hydro cực dày bao quanh một lớp nước có áp suất cao, với lõi trong cùng bằng sắt và đá. Và nếu lớp vỏ hydro đó quá dày thì điều kiện nhiệt độ và áp suất của lớp nước bên dưới sẽ còn rất xa để là nơi tốt đẹp cho sự sống.
Hiện tại, Madhusudhan và nhóm của ông chỉ ra rằng, mặc dù với kích thước của K2-18b, lớp vỏ hydro của có sẽ không quá dày và lớp nước có thể đủ điều kiện để hỗ trợ sự sống. Họ sử dụng các quan sát hiện có của bầu khí quyển cũng như khối lượng và bán kính để xác định thành phần, cấu trúc của bầu khí quyển và vùng bên trong hành tinh, bằng các mô hình số chi tiết và phương pháp thống kê để giải thích các dữ liệu.
Các nhà nghiên cứu đã xác nhận rằng bầu khí quyển trên K2-18b giàu hydro với một lượng hơi nước đáng kể. Họ cũng tìm ra rằng thành phần các hóa chất khác như metan và amoniac có mức độ thấp hơn dự kiến cho một bầu khí quyển như vậy. Và liệu rằng mức độ thành phần không khí này có thể là dấu hiệu cho thấy các quá trình sinh học còn đang tiếp diễn.
Sau đó, nhóm nghiên cứu đã sử dụng các tính chất khí quyển làm điều kiện biên để xây dựng mô hình bên trong của hành tinh. Họ đã khám phá một loạt các mô hình có thể giải thích được các tính chất khí quyển cũng như khối lượng và bán kính của K2-18b. Điều này cho phép xác định phạm vi của các điều kiện có thể có bên trong hành tinh, bao gồm phạm vi của lớp vỏ hydro và nhiệt độ và áp suất trong lớp nước.
"Chúng tôi muốn biết độ dày của lớp vỏ hydro - xem nó sâu đến đâu," đồng tác giả Matthew Nixon, nghiên cứu sinh tại viện cho biết, "Mặc dù đây là một câu hỏi cho nhiều giải pháp, chúng tôi có thể chỉ ra rằng bạn không cần quá nhiều hydro để giải thích cùng lúc các quan sát đã có."
Các nhà nghiên cứu phát hiện ra phạm vi tối đa của lớp vỏ hydro được mô hình dữ liệu cho phép là khoảng 6% khối lượng của hành tinh, dù hầu hết các giải pháp đòi hỏi ít hơn nhiều. Lượng hydro tối thiểu là khoảng một phần triệu khối lượng hành tinh, tương tự như tỷ lệ hydro của khí quyển Trái Đất. Đặc biệt, một số kịch bản cho khả năng tồn tại một thế giới đại dương trên K2-18b, với nước lỏng dưới bầu khí quyển ở áp suất và nhiệt độ tương tự như các đại dương của chúng ta.
Nghiên cứu này mở ra việc tìm kiếm các điều kiện có thể sống được và dấu hiệu sinh học bên ngoài Hệ Mặt Trời cho các ngoại hành tinh lớn hơn đáng kể so với Trái Đất, ngoài các ngoại hành tinh tương tự thế giới của chúng ta. Ngoài ra, với các cơ sở quan sát hiện tại và tương lai sẽ dễ tiếp cận hơn những hành tinh như K2-18b khi thực hiện quan sát khí quyển. Những hạn chế về khí quyển thu được trong nghiên cứu này có thể được cải thiện bằng cách sử dụng các quan sát trong tương lai với các thiết bị lớn hơn, như kính thiên văn không gian James Webb sắp tới.
Đắc Cường
Theo Sciencedaily
