Một ngoại hành tinh giống sao Kim có thể có khí ôxy trong bầu khí quyển

Năm ngoái, các nhà thiên văn đã phát hiện một ngoại hành tinh quay xung quanh một ngôi sao lùn đỏ. Hành tinh được ký hiệu là GJ 1132b này nằm ở vị trí chỉ cách Trái đất 39 năm ánh sáng. Ngoài việc có vị trí tương đối gần Hệ Mặt trời, hành tinh giống sao Kim này cũng có một quỹ đạo quay tương đối nhỏ xung quanh ngôi sao chủ của nó. Điều này có nghĩa sẽ thường xuyên có cơ hội phát hiện ra nó khi nó quá cảnh qua phía trước ngôi sao chủ.

Do ở quá gần ngôi sao chủ nên nó đang bị nung nóng ở một mức nhiệt khoảng 232 độ C, tuy nhiên nó vẫn đủ mát để có thể vẫn có bầu khí quyển. Nhưng liệu bầu khí quyển đó dày và đặc sệt hay mỏng và loãng. Nghiên cứu mới cho thấy nhiều khả năng nằm ở trường hợp sau.

Nhà thiên văn học Laura Schaefer của Havard (Trung tâm Vật lý học thiên thể Havard – Smithsonian, viết tắt là CfA) và các đồng nghiệp của mình đã xác minh câu hỏi về những gì sẽ xảy ra với GJ1132b theo thời gian nếu lúc đầu nó có một bầu khí quyển đầy nước và ẩm ướt.

Có quỹ đạo rất gần với ngôi sao chủ của mình – chỉ 1,4 triệu dặm (khoảng 2,25 triệu km), hành tinh này chìm ngập trong tia tử ngoại hay còn gọi là tia UV. Tia UV tách rời phân tử nước thành hy-đrô và ô xy, sau đó cả hai chất này đều có thể biến mất trong không gian. Tuy nhiên, vì hy-đrô nhẹ hơn nên nó thoát ra dễ dàng hơn, trong khi ô xy đọng lại phía sau.

Bà Schaefer cho biết “Ở các hành tinh lạnh hơn, khí ô xy có thể là một dấu hiệu của sự sống ngoài trái đất hoặc là nơi thích hợp cho sự sống. Nhưng ở một hành tinh nóng như GJ 1132b, đó lại là dấu hiệu cho điều ngược lại – một hành tinh đang bị nung nóng và vô trùng”.

Vì hơi nước là một loại khí nhà kính, hành tinh này sẽ có một hiệu ứng khí nhà kính mạnh mẽ, làm khuếch đại thêm mức nhiệt độ vốn đã rất nóng bỏng của nó. Kết quả là, bề mặt của nó có thể ở dạng nóng chảy trong hàng triệu năm.

Đại dương dung nham mắc-ma sẽ tương tác với không khí, hấp thụ một lượng ô xy. Tuy nhiên, lượng khí ô xy bị hấp thụ là bao nhiêu? Theo mô hình do Schaefer và các đồng nghiệp của bà tạo ra thì lượng bị hấp thụ chỉ khoảng 1/10. Phần lớn trong số 90% lượng ô xy còn lại thoát vào trong không gian, tuy nhiên vẫn còn một số ít được giữ.

Đồng tác giả của nghiên cứu này – Robin Wordsworth, từ Đại học Kỹ thuật và Khoa học ứng dụng Harvard cho biết “Đây là lần đầu tiên chúng tôi phát hiện thấy ô xy trên một hành tinh có cấu tạo đá ở ngoài hệ mặt trời”

Nếu vẫn còn bất kỳ lượng ô xy nào bám trên hành tinh GJ 1132b, thì các kính thiên văn thế hệ tiếp theo như Kính viễn vọng Giant Magellan và Kính viễn vọng Không gian James Webb có khả năng sẽ phát hiện ra và phân tích nó.

Mô hình đại dương mắc-ma – khí quyển có thể giúp các nhà khoa học giải quyết câu đố về việc Sao Kim đã tiến hóa như thế nào. Sao Kim có thể đã từng có lượng nước giống như của Trái Đất, lượng nước này đáng lẽ ra đã bị phân tách bởi ánh sáng mặt trời. Tuy nhiên, nó cho thấy những dấu hiệu của việc khí ô xy vẫn đang được duy trì. Bà Schaefer đã nói “Vẫn còn một lượng khí ô xy rất nhỏ trong bầu khí quyển của sao Kim, vì thế mô hình này có thể giúp chúng ta hiểu được điều gì đã xảy ra với khí ô xy trên hành tinh đó (cho dù là nó bị thất thoát vào trong không gian hay bị bề mặt hành tinh hấp thụ). Vấn đề về lượng khí ô xy thiếu hụt sẽ tiếp tục là một trở ngại đối với các nhà thiên văn học.

Bà Schaefer dự đoán rằng mô hình của họ cũng sẽ cung cấp những hiểu biết sâu sắc về các ngoại hành tinh tương tự khác. Chẳng hạn như, hệ thống sao TRAPPIST – 1 có ba hành tinh có thể nằm trong vùng phù hợp với sự sống. Vì có nhiệt độ thấp hơn GJ 1132b, nên chúng có cơ hội tốt hơn để duy trì bầu khí quyển.

Anh Thư (Tổng hợp)