Phát hiện hành tinh kích thước tương đương Trái Đất có thể tồn tại sự sống

Một hành tinh đá có kích thước tương đương Trái Đất, nằm trong Dải Ngân hà, có thể đang sở hữu bầu khí quyển – theo nghiên cứu mới công bố.

Phát hiện này làm dấy lên hy vọng rằng hành tinh này có thể tồn tại nước ở dạng lỏng trên bề mặt, và vì thế có khả năng nuôi dưỡng sự sống.

Trong hai công trình khoa học được công bố mới đây trên tạp chí Astrophysical Journal Letters, các nhà thiên văn học tập trung vào hệ sao TRAPPIST-1, nơi có 7 hành tinh đá quay quanh một ngôi sao duy nhất.

Kết quả quan sát ban đầu từ Kính viễn vọng Không gian James Webb (JWST) của NASA cho thấy một hành tinh đặc biệt – TRAPPIST-1e – có thể sở hữu bầu khí quyển giàu nitơ tương tự Trái Đất, dù cần thêm các nghiên cứu tiếp theo để xác nhận.

Các nhà khoa học coi đây là một bước tiến quan trọng trong hành trình tìm kiếm sự sống ngoài Trái Đất – không chỉ trong Hệ Mặt trời mà cả ở những hệ sao xa xôi.

Hy vọng từ những dấu hiệu đầu tiên

Cùng thời điểm đó, NASA cũng công bố một phát hiện khác: mẫu đá lấy trên sao Hỏa có thể chứa dấu vết của sự sống vi sinh cổ đại. 

Hiện nay, sao Hỏa có bầu khí quyển mỏng, chủ yếu là carbon dioxide, nitơ và argon. Nhưng các nhà khoa học tin rằng hàng tỷ năm trước, hành tinh Đỏ từng sở hữu khí quyển dày đặc hơn, đủ để duy trì sự tồn tại của nước lỏng trên bề mặt.

Video mô phỏng hệ sao TRAPPIST-1, nơi có 7 hành tinh đá quay quanh một ngôi sao duy nhất. Nguồn: NASA

Nước từ lâu đã được coi là yếu tố thiết yếu của sự sống. Tuy nhiên, để nước không bay hơi ra không gian, một hành tinh hoặc mặt trăng phải có bầu khí quyển giữ nó lại. Chính vì thế, việc tìm kiếm khí quyển trên các ngoại hành tinh trở thành một trong những mục tiêu hấp dẫn nhất của ngành thiên văn học hiện đại.

“Cuối cùng, điều chúng tôi mong đợi là tìm thấy một hành tinh mà trên đó xuất hiện những phân tử chỉ có thể do sự sống tạo ra”, nhà thiên văn học Ryan MacDonald, Đại học St Andrews (Scotland), đồng tác giả cả hai nghiên cứu, cho biết. “Nhưng trước hết, chúng ta cần xác định hành tinh nào có khí quyển. Và đó là điều chúng tôi đang theo đuổi”.

RAPPIST-1e – ứng cử viên tiềm năng

Hệ sao TRAPPIST-1, nằm cách Trái Đất khoảng 40 năm ánh sáng (khoảng 378,4 nghìn tỷ kilomet), đã trở thành “điểm nóng” nghiên cứu từ khi được phát hiện năm 2016. Lý do là một số hành tinh trong hệ có điều kiện phù hợp để tồn tại sự sống.

Trong đó, TRAPPIST-1e được quan tâm đặc biệt vì quỹ đạo của nó nằm trong “vùng có thể ở được” – không quá gần để bị nung chảy, cũng không quá xa để trở thành thế giới băng giá, mà vừa đủ để nước có thể tồn tại ở trạng thái lỏng trên bề mặt.

Trong nghiên cứu mới, các nhà khoa học sử dụng kính JWST quan sát bốn lần “quá cảnh” của TRAPPIST-1e – khi hành tinh đi ngang qua trước ngôi sao chủ. Thiết bị không trực tiếp nhìn thấy bầu khí quyển, mà đo ánh sáng bị hành tinh hấp thụ để suy đoán thành phần xung quanh nó.

Giống như một lăng kính tách ánh sáng thành các dải màu, việc phân tích ánh sáng bị chặn hoặc biến đổi sẽ hé lộ dấu vết đặc trưng của các nguyên tử và phân tử khí. 

“Nếu không thấy sự biến đổi nào về màu sắc, hành tinh đó có thể chỉ là một tảng đá trơ trọi”, MacDonald giải thích. “Một bề mặt đá trơ không phân biệt ánh sáng đỏ hay xanh – nó chặn đều tất cả”.

Qua bốn lần quan sát, các nhà nghiên cứu không tìm thấy dấu hiệu TRAPPIST-1e có bầu khí quyển giàu hydro hay carbon dioxide. Tuy nhiên, dữ liệu lại gợi ý khả năng tồn tại bầu khí quyển giàu nitơ.

“Đây là bước tiến đầy hứng khởi, giúp thu hẹp các khả năng về một bầu khí quyển có thể gần giống Trái Đất hơn”, Caroline Piaulet-Ghorayeb, nghiên cứu sinh tại Đại học Chicago, nhận định. Bà không tham gia nghiên cứu nhưng đánh giá cao kết quả này.

Trên Trái Đất, nitơ chiếm tỷ lệ lớn trong khí quyển. Ngay cả Titan – vệ tinh của sao Thổ – cũng có bầu khí quyển chủ yếu là nitơ. Titan còn được NASA cho là có đại dương ngầm khổng lồ, hứa hẹn khả năng tồn tại sự sống, dù môi trường giàu methane của nó sẽ tạo ra dạng sống rất khác so với Trái Đất.

Đáng chú ý, Piaulet-Ghorayeb gần đây là tác giả chính một nghiên cứu về TRAPPIST-1d, hành tinh thứ ba trong hệ, cũng nằm trong vùng có thể ở được. Tuy nhiên, nghiên cứu đó không tìm thấy các phân tử phổ biến trong khí quyển Trái Đất, như nước, carbon dioxide hay methane.

Thách thức và triển vọng

Việc nghiên cứu các hành tinh thuộc TRAPPIST-1 không hề dễ dàng. Ngôi sao trung tâm nhỏ nhưng hoạt động mạnh, tạo ra “nhiễu nền” lớn khiến quá trình phân tích thêm phức tạp. MacDonald và nhóm của ông đã mất hơn một năm xử lý dữ liệu từ JWST để phân biệt tín hiệu hóa học đến từ hành tinh và từ chính ngôi sao.

Để xác nhận chắc chắn sự tồn tại khí quyển, các nhà khoa học dự định tiếp tục quan sát 15 lần quá cảnh nữa của TRAPPIST-1e trong những năm tới. Đồng thời, họ cũng sẽ nghiên cứu ba hành tinh xa hơn trong hệ – TRAPPIST-1f, 1g và 1h – nhằm mở rộng bức tranh toàn cảnh.

Những nghiên cứu này được kỳ vọng sẽ đưa giới khoa học tiến gần hơn tới việc trả lời những câu hỏi cốt lõi: Liệu có khí quyển trên các ngoại hành tinh đá? Và quan trọng hơn – liệu có sự sống ngoài Trái Đất?

“Cho đến nay, chúng ta vẫn chưa tìm thấy bằng chứng thuyết phục về bầu khí quyển trên bất kỳ hành tinh đá nào ngoài Hệ Mặt trời”, Piaulet-Ghorayeb nhấn mạnh. “Chính vì thế, việc nghiên cứu các hành tinh có nhiệt độ ôn hòa như TRAPPIST-1e cực kỳ đáng giá”.

Khám phá mới về TRAPPIST-1e không phải bằng chứng cuối cùng, nhưng là dấu hiệu rõ ràng nhất từ trước đến nay rằng hành tinh này có thể có bầu khí quyển tương tự Trái Đất. Trong bối cảnh nhân loại không ngừng tìm kiếm nơi có sự sống khác trong vũ trụ, từng mẩu dữ liệu từ JWST đang dần hé mở một bức tranh lớn: chúng ta có thể không cô độc.

(Theo NBCnews, NASA, Vietnamnet)