NASA tiết lộ những nghiên cứu đầu tiên về bầu khí quyển của các ngoại hành tinh

Nga Bùi

NASA tiết lộ những nghiên cứu đầu tiên về bầu khí quyển của 7 hành tinh có kích cỡ giống Trái Đất, là khu vực có tồn tại sự sống. Mời các bạn cùng tham khảo!

Kính viễn vọng không gian Spitzer của NASA đã tiết lộ hệ thống đầu tiên được biết đến là 7 hành tinh có kích cỡ gần giống Trái Đất quay xung quanh một ngôi sao duy nhất. Ba trong số những hành tinh được xác định nằm ở khu vực có thể tồn tại sự sống, quay quanh ngôi sao chủ - một hành tinh đá có khả năng chứa nước ở dạng chất lỏng.

Đây là hình ảnh mô phỏng bề mặt của Trappist-1f, một trong những hành tinh mới được phát hiện nằm trong hệ sao Trappist-1. Các nhà khoa học đã sử dụng kính viễn vọng không gian Spitzer và kính thiên văn trên mặt đất phát hiện ra được 7 hành tinh có kích cỡ và khối tương đương Trái Đất trong hệ sao TRAPPIST-1. Nguồn ảnh: NASA / JPL-Caltech

Phát hiện này lập kỷ lục mới về số lượng lớn các hành tinh có thể tồn tại sự sống được tìm thấy quay xung quanh một ngôi sao nằm ngoài hệ Mặt Trời. Tất cả bảy hành tinh này đều có nước ở dạng lỏng - yếu tố quan trọng để tồn tại sự sống - dựa trên các điều kiện khí quyển phù hợp, nhưng cơ hội cao nhất có thể xảy ra là chỉ có 3 trong 7 hành tinh có thể là khu vực tồn tại được sự sống.

"Phát hiện này là một mảnh ghép quan trọng câu hỏi về việc tìm kiếm môi trường có thể tồn tại sự sống, những nơi cho phép sự sống tồn tại. Trả lời cho câu hỏi 'Chỉ có duy nhất hành tinh Trái Đất của chúng ta có thể tồn tại sự sống?' là một sự ưu tiên hàng đầu trong khoa học và việc tìm kiếm nhiều hành tinh. Giống như lần đầu tiên, việc tìm thấy khu vực tồn tại sự sống là một bước tiến quan trọng để hướng đến mục tiêu đó", Thomas Zurbuchen, quản lý tại Ban Sứ mệnh Khoa học - Science Mission Directorate của NASA ở Washington.

Bảy hành tinh có kích cỡ gần bằng Trái đất đã được quan sát bằng kính viễn vọng không gian Spitzer của NASA khi quay xung quanh một ngôi sao lùn nguội được gọi là Trappist-1. Ba trong 7 hành tinh này được khẳng định là khu vực có tồn tại sự sống. Nguồn: NASA

Nằm cách hành tinh Trái đất của chúng ta khoảng 40 năm ánh sáng (235 nghìn tỉ dặm), hệ thống các hành tinh này tương đối gần chúng ta, trong chòm sao Bảo Bình. Bởi vị trí của chúng nằm ngoài hệ Mặt Trời, những hành tinh này được khoa học biết đến như các ngoại hành tinh.

Hệ thống ngoại hành tinh này được gọi là Trappist-1, đặt tên theo Kính viễn vọng nhỏ Khảo sát Sự quá cảnh của Hành tinh và Vi thể hành tinh (TRAnsiting Planets and PlanetesImals Small Telescope – TRAPPIST) - một thiết bị quan sát của Đài Quan sát La Silla đặt tại Chile. Vào tháng 5 năm 2016, các nhà nghiên cứu đã sử dụng kính TRAPPIST công bố họ đã phát hiện ra 3 hành tinh trong hệ thống. Được hỗ trợ nhiều bởi nhiều kính thiên văn trên mặt đất, bao gồm cả kính viễn vọng cực lớn của Đài quan sát Nam châu Âu, Spitzer đã xác nhận sự tồn tại của hai trong số những hành tinh này và phát hiện thêm năm hành tinh khác, làm tăng số lượng của các hành tinh được biết đến trong hệ thống này lên 7.

Ngôi sao Trappist-1, một ngôi sao lùn nguội có bảy hành tinh có kích cỡ giống Trái Đất quay quanh nó. Hình ảnh mô phỏng này này được đăng tải trên tạp chí Nature vào ngày 23 tháng 2 năm 2017. Nguồn ảnh: NASA / JPL-Caltech

Những kết quả mới được công bố vào thứ tư trên tạp chí Nature, và công bố tại một cuộc họp báo ở trụ sở NASA, Washington. Sử dụng dữ liệu Spitzer, nhóm nghiên cứu đo chính xác kích thước của bảy hành tinh và phát triển những ước tính đầu tiên về trọng lượng của 6 hành tinh, cho phép ước tính về mật độ của chúng.

Dựa vào mật độ của chúng, tất cả các hành tinh Trappist-1 có khả năng là các hành tinh đá. Bên cạnh đó, những quan sát khác không chỉ giúp việc xác định xem các hành tinh đó có chứa được nước hay không, mà còn có thể tiết lộ chính xác liệu rằng nước có thể tồn tại ở dạng chất lỏng trên bề mặt hay không. Trọng lượng của hành tinh thứ 7 và cũng là hành tinh xa nhất vẫn chưa thể ước tính được - các nhà khoa học cho rằng hành tinh thứ 7 này có thể là một hành tinh đóng băng, hành tinh "giống quả cầu tuyết" nhưng cần phải quan sát thêm.

"Bảy hành tinh trong hệ sao Trappist-1 là các hành tinh có kích cỡ giống Trái đất đầu tiên được tìm thấy quay quanh kiểu ngôi sao này. Nó cũng là mục tiêu tốt nhất cho việc nghiên cứu bầu khí quyển tại nơi có thể tồn tại sự sống, các hành tinh có kích thước gần bằng Trái đất", Michael Gillon, tác giả chính của bài viết và người nghiên cứu về ngoại hành tinh TRAPPIST của trường Đại học Liege ở Bỉ cho biết.

Đây là hình ảnh về 7 hành tinh trong hệ sao TRAPPIST -1. Nguồn ảnh: NASA / JPL-Caltech

Khác với Mặt Trời, ngôi sao TRAPPIST-1 - được biết đến như một ngôi sao lùn nguội - "quá mát mẻ" rằng nước ở dạng lỏng có thể tồn tại trên các hành tinh quay gần nó, hơn nữa đó là điều có thể trên các hành tinh ở trong hệ Mặt Trời. Tất cả 7 hành tinh nằm trong quỹ đạo hành tinh Trappist-1 nằm gần với ngôi sao chủ hơn khoảng cách giữa sao Thủy và Mặt Trời. Các hành tinh trong hệ sao cũng nằm gần với nhau hơn. Nếu một người đứng ở 1 trong 7 bề mặt hành tinh, họ có thể nhìn lên và nhiều khả năng nhìn thấy các đặc điểm địa lý hoặc đám mây của hành tinh lân cận, nơi mà đôi khi sẽ xuất hiện lớn hơn Mặt trăng trên bầu trời Trái đất.

Các hành tinh cũng có thể bị "thủy triều khóa" với ngôi sao của họ, nghĩa là tại cùng một mặt của hành tinh luôn đối diện với các ngôi sao, do đó, mỗi mặt có thể là ngày hoặc đêm vĩnh viễn. Điều này có nghĩa là chúng có kiểu thời tiết hoàn toàn khác so với thời tiết ở Trái đất, như gió mạnh thổi trên bề mặt ban ngày và ban đêm, cùng những thay đổi khác nghiệt về nhiệt độ.

Spitzer, một kính thiên văn hồng ngoại di chuyển theo Trái Đất khi nó quay quanh Mặt Trời, phù hợp cho việc nghiên cứu TRAPPIST-1 bởi vì những ngôi sao sẽ trở nên sáng chói nhất trong ánh sáng hồng ngoại, có bước sóng dài hơn nên mắt thường có thể quan sát được. Vào mùa thu năm 2016, Spitzer quan sát TRAPPIST-1 liên tục trong gần 500 giờ đồng hồ. Spitzer được đặt tại một vị trí riêng trong quỹ đạo để quan sát những chuyển động - dịch chuyển của các hành tinh trước ngôi sao chủ tiết lộ những cấu trúc phúc tạp trong hệ thống. Các kỹ sư tối ưu hóa khả năng của Spitzer để quan sát những hành tinh dịch chuyển trong suốt "warm mission - nhiệm vụ ấm áp" của Spitzer, bắt đầu làm mát sau khi tàu vũ trụ lệch tâm ở kế hoạch 5 năm hoạt động đầu tiên.

"Đây là kết quả thú vị nhất mà tôi từng thấy trong 14 năm hoạt động Spitzer. Spitzer sẽ theo dõi trong mùa thu để tìm hiểu thêm về những hành tinh này để kính viễn vọng không gian James Webb có thể tiếp tục theo dõi. Nhiều quan sát của hệ thống chắc chắn sẽ tiết lộ cho chúng ta nhiều bí mật hơn", Sean Carey, quản lý tại Trung tâm Khoa học Spitzer của NASA tại Caltech / IPAC ở Pasadena, California cho biết.

Theo dõi các phát hiện Spitzer, kính viễn vọng không gian Hubble của NASA đã bắt đầu sàng lọc 4 trong 7 hành tinh, bao gồm 3 hành tinh có thể tồn tại sự sống. Những quan sát này nhằm đánh giá sự hiện diện của bầu không khí hydro thống trị, tiêu biểu là sao Hải Vương và các hành tinh xung quanh.

Video toàn cảnh về bề mặt hành tinh mới được phát hiện, Trappist 1-d, một trong 7 hành tinh cách Trái Đất của chúng ta 40 năm ánh sáng. Nguồn: NASA

Vào tháng 5 năm 2016, nhóm nghiên cứu Hubble quan sát hai hành tinh nằm trong cùng và không tìm thấy bằng chứng nào về khí quyển như vậy. Điều này cho thấy các trường hợp đó là các hành tinh gần nhất với ngôi sao đá trong tự nhiên.

"Hệ sao Trappist-1 cung cấp một trong những cơ hội tốt nhất trong thập kỷ tới để nghiên cứu bầu khí quyển xung quanh các hành tinh có kích thước giống Trái đất", Nikole Lewis, đồng lãnh đạo các nghiên cứu Hubble và nhà thiên văn học tại Viện khoa học kính thiên văn không gian (Space Telescope Science Institute) ở Baltimore, Maryland cho biết. Kính viễn vọng không gian Kepler của NASA tìm kiếm sự sống ngoài Trái Đất cũng đang nghiên cứu hệ sao TRAPPIST-1, thực hiện phép đo về những thay đổi rất nhỏ về ánh sáng do bởi sự dịch chuyển của các hành tinh. Hoạt động như nhiệm vụ K2, những quan sát của tàu vũ trụ cho phép các nhà thiên văn học tìm hiểu thêm về những đặc điểm của các hành tinh được biết đến, cũng như tìm kiếm các hành tinh nằm ngoài hệ thống. Các quan sát K2 sẽ kết thúc vào đầu tháng 3 và sau đó, được cung cấp sẵn trên kho lưu trữ công cộng.

Hình ảnh tưởng tượng về những gì sẽ diễn ra trong chuyến đi đến Trappist-1e. Nguồn ảnh: NASA / JPL-Caltech

Kính viễn vọng không gian Spitzer, Hubble và Kepler sẽ giúp các nhà thiên văn có kế hoạch cho các nghiên cứu tiếp theo bằng cách sử dụng kính viễn vọng James Webb sắp tới của NASA Space, được ra mắt vào năm 2018. Với độ nhạy lớn hơn rất nhiều, kính viễn vọng James Webb có thể phát hiện những dấu tích hóa học nước, khí mêtan, khí oxy, ozone và các thành phần khác trong bầu khí quyển của một hành tinh. Ngoài ra, kính viễn vọng James Webb cũng phân tích nhiệt độ hành tinh và áp lực bề mặt - yếu tố quan trọng trong việc đánh giá khả năng tồn tại sự sống.

Phòng thí nghiệm sức đẩy phản lực (Jet Propulsion Laboratory - JPL) của NASA tại Pasadena, California, quản lý các nhiệm vụ kính viễn vọng không gian Spitzer cho Khoa học chỉ đạo nhiệm vụ của NASA. Các hoạt động khoa học được tiến hành tại Trung tâm Khoa học Spitzer, tại Caltech, Pasadena, California. Các hoạt động tàu vũ trụ được đặt tại Công ty Hàng không Lockheed Martin (Lockheed Martin Aeronautics Company), Littleton, Colorado. Dữ liệu được lưu trữ tại Sở Khoa học hồng ngoại Archive đặt tại Caltech/IPAC. Caltech quản lý JPL cho NASA.

Tham khảo thêm một số bài viết:

Chúc các bạn vui vẻ!

Thứ Năm, 23/02/2017 16:31

3 ★ 1 👨 334