Hành trình Khoa học, Không gian và Thời gian!
Các nhà thiên văn học đã tìm thấy một hành tinh ngoại có kích thước lớn gấp đôi Trái đất để có thể ở được, mở ra cuộc tìm kiếm sự sống cho các hành tinh lớn hơn đáng kể so với Trái đất nhưng nhỏ hơn Sao Hải Vương.
Các nhà thiên văn học đã tìm thấy một hành tinh ngoại có kích thước lớn gấp đôi Trái đất để có thể ở được, mở ra cuộc tìm kiếm sự sống cho các hành tinh lớn hơn đáng kể so với Trái đất nhưng nhỏ hơn Sao Hải Vương.
Một nhóm nghiên cứu từ Đại học Cambridge đã sử dụng dữ liệu khối lượng, bán kính và khí quyển của ngoại hành tinh K2-18b và xác định rằng hành tinh có thể lưu trữ nước lỏng ở điều kiện có thể ở được dưới bầu khí quyển giàu hydro. Các kết quả được báo cáo trong Tạp chí Vật lý thiên văn .
Ngoại hành tinh K2-18b cách xa 124 năm ánh sáng, gấp 2,6 lần bán kính và gấp 8,6 lần khối lượng Trái đất và quay quanh ngôi sao của nó trong vùng có thể ở được, nơi nhiệt độ có thể cho phép nước lỏng tồn tại. Hành tinh này là chủ đề của truyền thông đáng kể vào mùa thu năm 2019, khi hai đội khác nhau báo cáo phát hiện hơi nước trong bầu khí quyển giàu hydro. Tuy nhiên, phạm vi của bầu không khí và các điều kiện của lõi bên dưới vẫn chưa được biết.
“Hơi nước đã được phát hiện trong bầu khí quyển của một số ngoại hành tinh nhưng ngay cả khi hành tinh nằm trong vùng có thể ở được, điều đó không nhất thiết có nghĩa là có những điều kiện có thể ở được trên bề mặt”, Tiến sĩ Nikku Madhusudhan từ Viện Thiên văn học Cambridge nói. “Để thiết lập triển vọng cho khả năng sinh sống, điều quan trọng là phải có được sự hiểu biết thống nhất về các điều kiện bên trong và khí quyển trên hành tinh – đặc biệt là liệu nước lỏng có thể tồn tại bên dưới bầu khí quyển hay không.”
Với kích thước lớn của K2-18b, người ta đã gợi ý rằng nó sẽ giống như một phiên bản nhỏ hơn của sao Hải Vương hơn là một phiên bản lớn hơn của Trái đất. Một ‘sao Hải Vương nhỏ’ dự kiến sẽ có một ‘lớp vỏ’ hydro đáng kể bao quanh một lớp nước áp suất cao với lõi bên trong là đá và sắt. Nếu lớp vỏ hydro quá dày, nhiệt độ và áp suất ở bề mặt của lớp nước bên dưới sẽ quá lớn để hỗ trợ sự sống.
Bây giờ, Madhusudhan và nhóm của ông đã chỉ ra rằng mặc dù kích thước của K2-18b, lớp vỏ hydro của nó không nhất thiết phải quá dày và lớp nước có thể có điều kiện phù hợp để hỗ trợ sự sống. Họ đã sử dụng các quan sát hiện có về khí quyển cũng như khối lượng và bán kính để xác định thành phần và cấu trúc của cả bầu khí quyển và bên trong bằng các mô hình số chi tiết và phương pháp thống kê để giải thích dữ liệu.
Các nhà nghiên cứu xác nhận bầu khí quyển giàu hydro với một lượng hơi nước đáng kể. Họ cũng phát hiện ra rằng mức độ của các hóa chất khác như metan và amoniac thấp hơn dự kiến đối với một bầu không khí như vậy. Liệu các mức này có thể được quy cho các quá trình sinh học vẫn còn được nhìn thấy.
Sau đó, nhóm nghiên cứu đã sử dụng các đặc tính khí quyển làm điều kiện biên cho các mô hình bên trong hành tinh. Họ đã khám phá một loạt các mô hình có thể giải thích các tính chất khí quyển cũng như khối lượng và bán kính của hành tinh. Điều này cho phép họ có được phạm vi điều kiện có thể có trong lõi, 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 – độ sâu của hydro”, đồng tác giả Matthew Nixon, nghiên cứu sinh tại Viện Thiên văn học, cho biết. “Mặc dù đây là một câu hỏi với nhiều giải pháp, chúng tôi đã chỉ ra rằng bạn không cần nhiều hydro để giải thích tất cả các quan sát cùng nhau.”
Các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng phạm vi tối đa của vỏ bọc hydro được dữ liệu cho phép là khoảng 6% khối lượng của hành tinh, mặc dù hầu hết các giải pháp đòi hỏi ít hơn nhiều. Lượng hydro tối thiểu là khoảng một phần triệu khối lượng, tương tự như phần khối lượng của khí quyển Trái đất. Đặc biệt, một số kịch bản cho phép một thế giới đại dương với nước lỏng dưới bầu khí quyển ở áp suất và nhiệt độ tương tự như các đại dương được tìm thấy trong các đại dương trên Trái đất.
Nghiên cứu này mở ra việc tìm kiếm các điều kiện có thể ở được và chữ ký 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 giống Trái đất. Ngoài ra, các hành tinh như K2-18b dễ tiếp cận hơn với các quan sát khí quyển với các cơ sở quan sát hiện tại và tương lai. Các 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 cơ sở lớn như Kính viễn vọng Không gian James Webb sắp tới.
Nguồn truyện:
Tài liệu được cung cấp bởi Đại học Cambridge . Câu chuyện gốc được cấp phép theo Giấy phép Creative Commons . Lưu ý: Nội dung có thể được chỉnh sửa cho kiểu dáng và độ dài.
Tạp chí tham khảo :