Hành trình Khoa học, Không gian và Thời gian!
Cuộc khảo sát rộng rãi nhất về thành phần hóa học khí quyển của các ngoại hành tinh cho đến nay đã cho thấy những xu hướng thách thức các lý thuyết hiện tại về sự hình thành hành tinh và có ý nghĩa đối với việc tìm kiếm nước trong hệ mặt trời và hơn thế nữa.
Một nhóm các nhà nghiên cứu dẫn đầu bởi Đại học Cambridge đã sử dụng dữ liệu khí quyển từ 19 ngoại hành tinh để có được các phép đo chi tiết về các tính chất hóa học và nhiệt của chúng. Các ngoại hành tinh trong nghiên cứu trải rộng trên một phạm vi rộng lớn – từ ‘sao Hải vương nhỏ’ của gần 10 khối Trái đất đến ‘siêu sao Mộc’ với hơn 600 khối lượng Trái đất – và nhiệt độ từ gần 20 độ C đến hơn 2000 độ C . Giống như các hành tinh khổng lồ trong hệ mặt trời của chúng ta, bầu khí quyển của chúng rất giàu hydro nhưng chúng quay quanh các loại sao khác nhau.
Các nhà nghiên cứu nhận thấy rằng trong khi hơi nước là phổ biến trong bầu khí quyển của nhiều ngoại hành tinh thì lượng thấp hơn đáng ngạc nhiên so với dự kiến trong khi lượng các nguyên tố khác được tìm thấy trong một số hành tinh phù hợp với mong đợi. Các kết quả là một phần của chương trình nghiên cứu kéo dài 5 năm về thành phần hóa học của khí quyển hành tinh bên ngoài hệ mặt trời của chúng ta, được báo cáo trong Tạp chí Vật lý thiên văn .
Tiến sĩ Nikku Madhusudhan từ Viện Thiên văn học tại Cambridge, người đứng đầu dự án cho biết: “Chúng tôi đang nhìn thấy những dấu hiệu đầu tiên của các kiểu hóa học trong thế giới ngoài trái đất và chúng tôi đang chứng kiến sự đa dạng của chúng về thành phần hóa học của chúng lần đầu tiên đo được lượng nước hơi thấp trong các ngoại hành tinh khổng lồ năm năm trước.”
Trong hệ mặt trời của chúng ta, lượng carbon liên quan đến hydro trong khí quyển của các hành tinh khổng lồ cao hơn đáng kể so với mặt trời. Sự phong phú ‘siêu mặt trời’ này được cho là bắt nguồn khi các hành tinh được hình thành, và một lượng lớn băng, đá và các hạt khác được đưa vào hành tinh trong một quá trình gọi là bồi tụ.
Sự phong phú của các nguyên tố khác đã được dự đoán là cao tương tự trong bầu khí quyển của các ngoại hành tinh khổng lồ – đặc biệt là oxy là nguyên tố phong phú nhất trong vũ trụ sau hydro và helium. Điều này có nghĩa là nước, chất mang oxy chiếm ưu thế, cũng được dự kiến sẽ dư thừa trong bầu khí quyển như vậy.
Các nhà nghiên cứu đã sử dụng dữ liệu quang phổ rộng từ các kính viễn vọng trên không gian và trên mặt đất bao gồm Kính viễn vọng Không gian Hubble, Kính viễn vọng Không gian Spitzer, Kính thiên văn Rất lớn ở Chile và Kính thiên văn Gran ở Tây Ban Nha. Phạm vi quan sát có sẵn cùng với các mô hình tính toán chi tiết, phương pháp thống kê và tính chất nguyên tử của natri và kali cho phép các nhà nghiên cứu có được ước tính về sự phong phú hóa học trong khí quyển ngoại hành tinh trên mẫu.
Nhóm nghiên cứu đã báo cáo sự phong phú của hơi nước ở 14 trong số 19 hành tinh và sự phong phú của natri và kali trong sáu hành tinh mỗi hành tinh. Kết quả của họ cho thấy sự cạn kiệt oxy so với các nguyên tố khác và cung cấp manh mối hóa học về cách các ngoại hành tinh này có thể hình thành mà không cần bồi đắp băng đáng kể.
Madhusudhan nói: “Thật không thể tin được khi nhìn thấy lượng nước dồi dào như vậy trong bầu khí quyển của một loạt các hành tinh quay quanh nhiều ngôi sao khác nhau”.
Đo lường sự phong phú của các hóa chất này trong bầu khí quyển ngoài hành tinh là một điều phi thường vì chúng ta chưa thể làm điều tương tự đối với các hành tinh khổng lồ trong hệ mặt trời của chúng ta, bao gồm cả Jupiter “người hàng xóm” khổng lồ về khí gần nhất của chúng ta.
Nhiều nỗ lực khác nhau để đo lượng nước trong bầu khí quyển của sao Mộc bao gồm cả nhiệm vụ Juno hiện tại của NASA đã tỏ ra thách thức. Vì sao Mộc rất lạnh nên bất kỳ hơi nước nào trong bầu khí quyển của nó sẽ bị ngưng tụ, gây khó khăn cho việc đo lường. Nếu lượng nước dồi dào trong Sao Mộc được tìm thấy dồi dào như dự đoán thì nó sẽ ám chỉ rằng nó hình thành theo một cách khác với các ngoại hành tinh mà chúng ta đã xem xét trong nghiên cứu hiện tại.
Các nhà thiên văn học mong muốn tăng kích thước của mẫu hành tinh của họ trong các nghiên cứu trong tương lai. Họ hy vọng sẽ tìm ra các ngoại lệ đối với các xu hướng hiện tại cũng như các phép đo của các hóa chất khác.
Những kết quả này cho thấy các nguyên tố hóa học khác nhau không còn có thể được coi là phong phú như nhau trong khí quyển hành tinh, những giả định đầy thách thức trong một số mô hình lý thuyết.
Cho rằng nước là thành phần chính trong quan niệm của chúng ta về khả năng cư trú trên Trái đất, điều quan trọng là phải biết có bao nhiêu nước có thể được tìm thấy trong các hệ thống hành tinh ngoài chính chúng ta.
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 :