Một trong những yếu tố quan trọng mà các nhà khoa học chú ý tới khi tìm kiếm các ngoại hành tinh có tiềm năng cho sự sống là nước lỏng - thứ không thể thiếu đối với sự sống mà chúng ta đã biết trên Trái Đất. Vì vậy, các nhà sinh học thiên văn đã tập trung vào những "trái đất khác" ở vùng sống được quanh các ngôi sao - một khoảng cách vừa đủ để nước lỏng có thể tồn tại trên bề mặt của hành tinh.
Tuy nhiên, các nhà thiên văn không thể nghiên cứu chi tiết tất cả các hành tinh đó, bởi thời lượng quan sát là một thứ rất quí giá và bị giới hạn. Điều đó dẫn tới việc cần phải phân loại xem đâu là những ngoại hành tinh hứa hẹn nhất để tập trung nghiên cứu.
Dấu hiệu của oxy
Trong nghiên cứu gần đây của mình, Cassandra Hall và các đồng nghiệp tại Đại học Georgia (Atlanta, Mỹ) cho biết: "Sự sống đòi hỏi năng lượng để duy trì sự cân bằng trong môi trường của nó. Với hầu hết sinh khối trên Trái Đất, nguồn năng lượng này là quá trình quang hợp oxy."
Vì lý do này, nhóm của Hall cho rằng nên giới hạn việc tìm kiếm đối với các hành tinh có khả năng cho phép loại quang hợp này. Họ đã tính toán ra rằng việc này làm thu hẹp khu vực tiềm năng quanh các ngôi sao để tập trung tìm kiếm. Đó là nơi mà nếu một hành tinh nằm trong đó, nó sẽ có nhiều khả năng cho phép quá trình quang hợp tương tự như ở Trái Đất.
Quang hợp là quá trình sử dụng bức xạ từ ngôi sao (với Trái Đất là Mặt Trời) để tạo ra phản ứng chuyển hóa carbon dioxide và nước thành glucose và oxy. Cây cối sử dụng glucose để duy trì sự sống của chúng, còn oxy là sản phẩm thừa của quá trình này. Quá trình quang hợp không chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ mà còn phụ thuộc vào cường độ và quang phổ của ánh sáng, cũng như cần có nước.
Từ thực tế đó, Hall và các đồng nghiệp lập mô hình các điều kiện trên những hành tinh khác để xem liệu chúng có thể cho phép sự quang hợp hay không, trong đó có xét đến khoảng cách từ hành tinh tới sao mẹ, quang phổ của ánh sáng mà ngôi sao phát ra cũng như liệu khí quyển của hành tinh có chứa loại khí nào chặn mất bước sóng cần thiết hay không.
Việc này khiến cho "vùng sống được quang hợp" hẹp hơn nhiều so với vùng sống được thông thường, chỉ có rất ít hành tinh đã biết đáp ứng được tiêu chuẩn khắt khe này.
Việc này có ý nghĩa quan trọng đối với việc khoanh vùng các hành tinh mà các nhà thiên văn đã tìm được cho tới nay. Các sao lùn đỏ là nơi có khả nhiều hành tinh nằm trong vùng sống được, một phần vì việc phát hiện các hành tinh quanh những ngôi sao này là dễ hơn cả đối với công nghệ hiện nay.
Các sao lùn đỏ có khối lượng thấp, vì vậy các hành tinh thường ở gần ngôi sao hơn và có quỹ đạo nhanh, dễ được phát hiện. Vấn đề là như vậy thì các hành tinh có nhiều nguy cơ bị khóa triều với sao mẹ hơn, tức là luôn hướng cùng một mặt về phía ngôi sao (tương tự như việc Mặt Trăng luôn hướng cùng một mặt về phía Trái Đất). Và như vậy, vùng sống được quang hợp của các sao này thực tế còn hẹp hơn nhiều nữa.
Vấn đề của các sao lùn đỏ
Vì lý do nêu trên, hầu hết số hành tinh quanh các sao lùn đỏ sẽ bị loại trừ đối với những nghiên cứu sâu hơn, ít nhất là khi tính theo tiêu chuẩn mới này. Cụ thể, tiêu chuẩn này lập tức khiến 4 trong số các hành tinh chuyển động quanh sao TRAPPIST-1 bị loại. Đây là một hệ khá gần Trái Đất và đã thu hút được rất nhiều sự chú ý trong vài năm qua. Với việc những hành tinh này cũng có khả năng bị khóa triều, sự chú ý dành cho chúng có lẽ sẽ bớt đi nhiều trong thời gian tới.
Hall và các đồng nghiệp đã xác định được 5 hành tinh nằm trong vùng sống được quang hợp, gồm: Kepler-452 b, Kepler-1638 b, Kepler-1544 b and Kepler-62 e và Kepler-62 f.
Một ví dụ trong số này là Kepler-452 b. Nó có bán kính lớn hơn Trái Đất 50% và chuyển động trên quỹ đạo quanh một ngôi sao tương tự Mặt Trới với chu kỳ 385 ngày. Trong trường hợp không có bất cứ hiệu ứng nhà kính nào, nhiệt độ bề mặt của nó là khoảng -8 độ C, có nghĩa là nếu có hiệu ứng nhà kính thì nó sẽ có nhiệt độ cao hơn và cho phép nước lỏng tồn tại trên bề mặt. Điều đó khiến nó rõ ràng là nằm trong vùng sống được.
Với tiêu chuẩn khắt khe hơn về vúng sống được quang hợp, nhóm của Hall tin rằng Kepler-452 b và những hành tinh tương tự là những mục tiêu nhiều tiềm năng nhất cho những nghiên cứu tương lai.
Bryan
Theo Astronomy
