Làm thế nào nước hình thành trên các ngoại hành tinh và điều này có thể mang ý nghĩa gì trong việc tìm kiếm sự sống ngoài Trái Đất? Đây là câu hỏi mà một nghiên cứu gần đây được công bố trên Nature hy vọng sẽ giải đáp, khi một nhóm các nhà khoa học quốc tế đã điều tra các quá trình chịu trách nhiệm cho việc tạo ra nước lỏng trên các ngoại hành tinh. Nghiên cứu này có tiềm năng giúp các nhà khoa học hiểu rõ hơn về các điều kiện cần thiết để tìm thấy sự sống ngoài Trái Đất, và cụ thể là xác định những ngoại hành tinh nào có thể là mục tiêu tiềm năng cho sinh học ngoài Trái Đất trong tương lai.
Trong nghiên cứu này, các nhà khoa học đã tiến hành một loạt thí nghiệm trong phòng thí nghiệm bằng cách chiếu tia laser vào một tế bào đe kim cương nhằm kiểm tra các mô hình máy tính lâu nay đã mô phỏng quá trình nước được tạo ra từ sự tương tác giữa hydro trong khí quyển và đại dương magma ẩn dưới về mặt các ngoại hành tinh. Các thí nghiệm bằng laser được thực hiện trong điều kiện nhiệt độ và áp suất cực cao: 4000 K (3.727 độ C / 6.740 độ F) và từ 16 đến 60 gigapascal (GPa), nhằm mô phỏng điều kiện khắc nghiệt trên các ngoại hành tinh liên quan đến sự tương tác giữa khí quyển hydro và lớp bên trong giàu sắt và silica. Để so sánh, nhiệt độ trung bình bề mặt Trái Đất là 288 K (15 độ C / 59 độ F) và áp suất bề mặt trung bình chỉ vào khoảng 10⁻⁴ GPa.
Cuối cùng, các nhà nghiên cứu phát hiện rằng đại dương magma chứa lượng lớn hydro khi kết hợp với quá trình khử oxit sắt (loại bỏ oxy và chuyển sang dạng sắt rắn) sẽ tạo ra một lượng nước rất lớn. Các nhà nghiên cứu cho rằng phát hiện này cho thấy các lý thuyết lâu nay về sự hình thành và tiến hóa hành tinh không chỉ đúng mà còn dẫn đến việc sản sinh ra một lượng nước đáng kể.
“Sự hiện diện của nước lỏng được xem là yếu tố then chốt cho khả năng tồn tại sự sống trên một hành tinh,” Tiến sĩ Anat Shahar, nhà khoa học chính và Phó Giám đốc Phát triển Nghiên cứu tại Carnegie Institution for Science, đồng tác giả của nghiên cứu, cho biết. “Công trình này chứng minh rằng một lượng lớn nước được tạo ra như một hệ quả tự nhiên của quá trình hình thành hành tinh. Đây là một bước tiến lớn trong cách chúng ta suy nghĩ về việc tìm kiếm các thế giới xa xôi có khả năng nuôi dưỡng sự sống.”
Các loại ngoại hành tinh thể hiện các đặc tính được phân tích trong nghiên cứu này được gọi là "hạ-Hải Vương", có khối lượng nằm giữa Trái Đất và Sao Hải Vương, với phần lõi đá giống Trái Đất và bầu khí quyển giàu hydro như Sao Hải Vương. Mặc dù sự kết hợp độc đáo này không xuất hiện trong Hệ Mặt Trời của chúng ta, các nhà thiên văn học đã phát hiện khoảng 1.000 ngoại hành tinh loại hạ-Hải Vương trong số hơn 6.000 ngoại hành tinh đã được xác nhận tồn tại. Một số hạ-Hải Vương còn được gọi là siêu-Trái Đất nếu khối lượng và bán kính của chúng nghiêng nhiều về phía Trái Đất hơn là Sao Hải Vương.
Một số ví dụ nổi bật về các ngoại hành tinh hạ-Hải Vương với khí quyển giàu hydro và lõi đá, đồng thời có quỹ đạo trong hoặc gần vùng sống được của sao chủ gồm K2-18 b, Kepler-138 d và TOI-270 d, lần lượt cách Trái Đất khoảng 124 năm ánh sáng, 218 năm ánh sáng và 73 năm ánh sáng. Ngoài ra, tất cả các ngoại hành tinh này đều có quỹ đạo quanh các sao lùn M, là loại sao nhỏ hơn và mát hơn Mặt Trời, đồng nghĩa với việc vùng ở được của chúng cũng nhỏ hơn. Tuy nhiên, sao lùn M lại có tuổi thọ dài hơn nhiều so với các sao lớn như Mặt Trời của chúng ta, với ước tính lên tới hàng nghìn tỷ năm, trong khi tuổi thọ của Mặt Trời chỉ vào khoảng 10 tỷ năm.
Trong khi các nhà thiên văn học từ lâu đã tìm kiếm những ngoại hành tinh giống Trái Đất một cách chính xác, các nghiên cứu như thế này cho thấy rằng những hành tinh có điều kiện trái ngược với Hệ Mặt Trời vẫn có thể sở hữu các điều kiện cần thiết cho sự sống như chúng ta biết, hoặc thậm chí là những dạng sống mà chúng ta chưa từng biết tới. Ngoài ra, điều này cũng mở ra khả năng rằng nước có thể phổ biến hơn nhiều trên các ngoại hành tinh so với những gì từng được cho là đúng, đặc biệt dưới các mô hình hình thành và tiến hóa hành tinh đã được công nhận từ lâu.
Liệu trong những năm và thập kỷ tới, các nhà nghiên cứu sẽ khám phá thêm điều gì mới về quá trình tạo nước trên ngoại hành tinh? Thời gian sẽ trả lời. Và đó là lý do vì sao chúng ta nghiên cứu khoa học!
Lyr
Theo Universetoday
