Sau nhiều năm liên tục phát hiện các hành tinh đá trong “vùng có thể ở được” nhưng đều là những thế giới khô cằn, không có khí quyển, các nhà thiên văn vừa ghi nhận bằng chứng rõ ràng đầu tiên về một ngoại hành tinh đá vẫn còn giữ được bầu khí quyển. Phát hiện này mở ra triển vọng mới trong cuộc tìm kiếm những thế giới có khả năng tồn tại sự sống ngoài Hệ Mặt Trời.
Nghiên cứu công bố ngày 16/7 trên tạp chí Science cho biết các nhà khoa học đã phát hiện khí heli đang thoát ra từ hành tinh LHS 1140 b, một siêu Trái Đất nằm cách Trái Đất khoảng 48 năm ánh sáng, quay quanh một sao lùn đỏ tương đối yên tĩnh.
Đây là bằng chứng trực tiếp đầu tiên cho thấy một hành tinh đá vẫn còn khí quyển nằm trong vùng có thể tồn tại nước lỏng quanh một ngôi sao khác.
Tuy nhiên, nhóm nghiên cứu nhấn mạnh phát hiện mới chưa chứng minh hành tinh này có thể sinh sống được. Các quan sát hiện chưa xác định được thành phần của tầng khí quyển phía dưới, chưa phát hiện nước lỏng và cũng chưa có bất kỳ dấu hiệu nào của sự sống.
Phát hiện khí quyển nhờ tín hiệu heli
LHS 1140 b hoàn thành một vòng quay quanh ngôi sao mẹ sau mỗi 24,7 ngày. Khi hành tinh đi ngang qua phía trước ngôi sao, một phần nhỏ ánh sáng sao xuyên qua lớp khí bao quanh hành tinh trước khi đến Trái Đất.
Mỗi nguyên tố hấp thụ những bước sóng ánh sáng đặc trưng, cho phép các nhà thiên văn xác định thành phần khí quyển thông qua phổ ánh sáng.
Nhóm nghiên cứu do Collin Cherubim (Đại học Harvard) dẫn đầu đã sử dụng máy quang phổ hồng ngoại WINERED gắn trên kính thiên văn Magellan Clay đường kính 6,5 m tại Chile để quan sát hệ hành tinh này vào tháng 9/2024.
Kết quả cho thấy dấu hiệu hấp thụ của heli ở tầng khí quyển trên cao của LHS 1140 b, trong khi hành tinh gần ngôi sao hơn là LHS 1140 c hoàn toàn không xuất hiện tín hiệu tương tự.
Theo nhóm nghiên cứu, bức xạ năng lượng cao từ sao mẹ đang khiến heli thoát dần ra không gian. Điều quan trọng không phải là khí quyển đang mất đi, mà là sau hơn 3 tỷ năm tồn tại, hành tinh này vẫn còn duy trì được một kho dự trữ khí quyển đủ lớn để có thể quan sát.
Có thể giữ được các loại khí nặng hơn
Các phép đo hiện nay cho thấy LHS 1140 b có bán kính gấp khoảng 1,73 lần và khối lượng gấp 5,6 lần Trái Đất.
Trọng lực mạnh hơn giúp hành tinh có khả năng giữ lại các loại khí nặng như nitơ, oxy, carbon dioxide hoặc hơi nước, ngay cả khi heli liên tục thoát ra ngoài không gian.
Tuy vậy, các nhà khoa học lưu ý rằng quan sát hiện chỉ phản ánh tầng khí quyển phía trên. Thành phần của lớp khí gần bề mặt vẫn chưa được xác định.
Ngôi sao chủ LHS 1140 cũng được xem là một lợi thế. Đây là sao lùn đỏ đã già và có mức phát tia X thấp hơn nhiều sao cùng loại, khiến môi trường quanh hành tinh ít khắc nghiệt hơn.
Nước lỏng vẫn chỉ là giả thuyết
Việc nằm trong vùng có thể ở được không đồng nghĩa hành tinh chắc chắn có sự sống.
LHS 1140 b nhận đủ năng lượng từ ngôi sao để nước lỏng có thể tồn tại nếu sở hữu bầu khí quyển phù hợp, nhưng chưa có kính thiên văn nào quan sát trực tiếp đại dương trên bề mặt hành tinh.
Một nghiên cứu năm 2024 từng cho rằng nước có thể chiếm khoảng 9-19% khối lượng của LHS 1140 b. Các mô hình khí hậu cũng cho thấy một đại dương có thể tồn tại ở mặt hành tinh luôn hướng về ngôi sao.
Trước đó, kính viễn vọng James Webb đã loại trừ khả năng LHS 1140 b là một “tiểu Hải Vương tinh” với khí quyển dày chứa nhiều hydro. Webb cũng ghi nhận tín hiệu rất yếu của nitơ, nhưng chưa đủ mạnh để xác nhận sự hiện diện của nguyên tố này.
Vì sao hành tinh này đặc biệt?
Trong nhiều năm qua, các hành tinh đá quay quanh sao lùn đỏ thường khiến giới thiên văn thất vọng.
Khi còn trẻ, các sao lùn đỏ phát ra lượng lớn tia cực tím và tia X, đủ sức thổi bay khí quyển của các hành tinh ở gần, ngay cả khi chúng nằm trong vùng có nhiệt độ thích hợp cho nước lỏng.
LHS 1140 b dường như đã vượt qua được giai đoạn đó nhờ khối lượng lớn, khoảng cách xa hơn với ngôi sao và ngôi sao chủ hiện đã trở nên yên tĩnh hơn.
Điều này càng được củng cố khi hành tinh LHS 1140 c trong cùng hệ, nằm gần sao hơn, không hề xuất hiện dấu hiệu heli.
Các nhà nghiên cứu cho rằng khả năng giữ được khí quyển phụ thuộc đồng thời vào mức bức xạ của ngôi sao, khoảng cách quỹ đạo, lực hấp dẫn của hành tinh và nguồn vật chất bổ sung cho khí quyển theo thời gian.
Mục tiêu tiếp theo của kính James Webb
LHS 1140 b hiện đã được đưa vào chương trình nghiên cứu các hành tinh đá của hai kính thiên văn Hubble và James Webb.
Trong các lần quan sát sắp tới, các nhà khoa học sẽ kiểm tra xem tín hiệu heli có xuất hiện trở lại hay không, đồng thời tìm kiếm dioxide carbon, hơi nước và các phân tử khác ở tầng khí quyển thấp hơn.
Nếu các quan sát tiếp theo xác nhận sự tồn tại ổn định của khí quyển, LHS 1140 b sẽ trở thành mục tiêu hàng đầu trong nỗ lực tìm kiếm những hành tinh có điều kiện gần giống Trái Đất.
Hiện chưa có bằng chứng về nước lỏng hay sự sống trên LHS 1140 b. Tuy nhiên, đây là lần đầu tiên các nhà thiên văn xác nhận được một hành tinh đá trong vùng có thể ở được vẫn còn giữ được khí quyển sau hàng tỷ năm tiến hóa, đánh dấu một cột mốc quan trọng trong hành trình tìm kiếm các thế giới có khả năng sinh sống ngoài Hệ Mặt Trời.
Ảnh minh họa một hành tinh đá quay quanh ngôi sao. Đây không phải hình ảnh thực của LHS 1140 b. Ảnh: Zelch Csaba/Pexels
