[비즈한국] Trong thời gian qua, chúng ta đã phát hiện rất nhiều hành tinh ngoài hệ Mặt Trời. Trong số đó, có những hành tinh đá giống như Trái Đất, có những nơi bao phủ bởi bầu khí quyển dày đặc như Sao Mộc, và thậm chí có những nơi nghi ngờ tồn tại các đại dương lỏng trên bề mặt. Mỗi hành tinh đều là một sân khấu quan trọng cho sự sống. Trái Đất cũng là nơi có thể tồn tại sinh quyển nhờ sự kết hợp của ba yếu tố: đất đá, khí quyển và đại dương.
Thật bất ngờ, cho đến nay chúng ta vẫn chưa tìm thấy nơi nào hội tụ đầy đủ cả ba yếu tố này. Nếu là một hành tinh đá có kích thước phù hợp thì khó tìm thấy dấu vết của bầu khí quyển, còn những hành tinh có bầu khí quyển thú vị như hơi nước và oxy thì thường là những hành tinh lớn như Sao Mộc. Tuy nhiên, gần đây, một ứng cử viên thú vị vừa là hành tinh đá vừa có bầu khí quyển đã được phát hiện.
Hành tinh LHS 1140b quay quanh ngôi sao LHS 1140 đã được phát hiện từ năm 2017. Khối lượng của hành tinh này gấp 5,6 lần Trái Đất và đường kính gấp 1,7 lần. Có thể coi nó là một "Siêu Trái Đất", lớn hơn và nặng hơn Trái Đất một chút. Ngôi sao trung tâm là một sao lùn đỏ tối hơn nhiều so với Mặt Trời. Hành tinh này có quỹ đạo nhỏ, quay quanh sao mẹ chỉ với chu kỳ 25 ngày. Do đó, lượng ánh sáng mà hành tinh này nhận được chỉ bằng khoảng 42% so với ánh sáng Mặt Trời đổ xuống Trái Đất. Điều kiện nhiệt độ cũng không quá tệ. Nó nằm trong vùng có thể ở được, tức là vùng Habitable Zone.
Đây là một hành tinh rất hứa hẹn. Nó không chỉ là một hành tinh đá cấu tạo từ lõi kim loại cứng mà ước tính có tới 10-20% khối lượng hành tinh được lấp đầy bởi nước hoặc băng. Có khả năng đây là một thế giới hội tụ cả đất đá và đại dương. Nếu có thêm bầu khí quyển, nó có thể trở thành hành tinh "Triple Crown" (vương miện ba tầng) sở hữu đủ cả ba yếu tố khắt khe nêu trên.
Để xác nhận yếu tố cuối cùng đó — sự tồn tại của bầu khí quyển, Kính viễn vọng Không gian James Webb đã nhắm vào hành tinh này. Vào tháng 9 năm 2024, hành tinh đã đi ngang qua phía trước ngôi sao chủ và quá trình quan sát kéo dài trong 6,5 giờ. Kết quả đáng ngạc nhiên là thành phần heli đã được phát hiện. Tuy nhiên, heli xuất hiện trên phổ có sự lệch pha nhỏ, điều này có nghĩa là heli không đứng yên mà đang chuyển động. Người ta suy đoán rằng đó là do khí heli đang thoát ra khỏi bầu khí quyển của hành tinh.
Thế nhưng, trong lần quan sát tiếp theo vào năm 2025, tín hiệu heli đã không còn xuất hiện. Người ta cho rằng do hoạt động dữ dội của ngôi sao trong thời gian đó, phần lớn heli ở tầng khí quyển trên của hành tinh đã bị thổi bay, khiến tín hiệu tạm thời yếu đi. Heli là khí nhẹ thứ hai trong vũ trụ. Nếu có heli trong bầu khí quyển của hành tinh, nó sẽ nổi lên tầng khí quyển trên. Ngoài ra, nó cũng dễ dàng thoát khỏi trọng lực của hành tinh để bay ra ngoài không gian vũ trụ.
Có một lý do khiến phát hiện lần này quan trọng hơn. Hành tinh LHS 1140b được phân tích lần này có sao chủ là một sao lùn đỏ. Hầu hết các hành tinh có thể ở được được phát hiện cho đến nay đều quay quanh sao lùn đỏ.
Tuy nhiên, các hành tinh xung quanh sao lùn đỏ có một vấn đề lớn. Để có nhiệt độ thích hợp không thua kém Trái Đất khi ở gần một ngôi sao lùn đỏ mờ nhạt, hành tinh phải ở rất gần ngôi sao và quay trên một quỹ đạo nhỏ. Nhưng nếu vậy, nó sẽ không thể tránh khỏi việc bị tổn thương bởi các tia lửa sao (flare) dữ dội và gió sao phát ra từ bề mặt ngôi sao. Nếu không có lớp bảo vệ từ trường để chặn gió sao, toàn bộ bầu khí quyển của hành tinh sẽ bị thổi bay vào không gian vũ trụ. Vì vậy, đối với đại đa số các hành tinh có thể ở được gần sao lùn đỏ được phát hiện gần đây, không ít các nhà thiên văn học không đặt quá nhiều kỳ vọng vào việc tìm thấy dấu vết của sự sống.
Ngay cả với hệ hành tinh TRAPPIST-1 — nơi bảy hành tinh được phát hiện cùng lúc và hơn ba trong số đó nằm trong vùng có thể ở được, thu hút sự chú ý lớn — dù đã được quan sát đa dạng bằng James Webb nhưng cho đến nay vẫn chưa tìm thấy dấu vết rõ ràng của khí quyển. Tương tự, vì sao trung tâm là sao lùn đỏ và các hành tinh ở rất gần sao chủ, nên ngay cả khi các hành tinh từng có khí quyển, giờ đây chúng cũng có thể đã bị thổi bay hết.
Thế nhưng, LHS 1140b, nơi thành phần khí quyển heli được xác nhận, cho thấy khả năng các hành tinh vẫn có thể duy trì bầu khí quyển khá bền bỉ ngay cả khi ở cạnh sao lùn đỏ. Nhờ đó, chúng ta không thể từ bỏ hy vọng đối với vô số hành tinh ngoài hệ Mặt Trời khác đang quay quanh các sao lùn đỏ.
Tất nhiên, bản tính điềm đạm của bản thân ngôi sao LHS 1140 cũng đóng một vai trò quan trọng. Đây là một ngôi sao tương đối yên tĩnh. Nó tự quay rất chậm, khoảng 130 ngày một vòng, và từ trường của ngôi sao cũng được ước tính là rất yếu. Chính vì vậy, khả năng xảy ra các đợt bùng phát mạnh mẽ là rất thấp. Để sự sống có thể tồn tại trên một hành tinh, sự điềm đạm của ngôi sao là điều cần thiết.
Trong lần quan sát này, người ta cũng đã xem xét hành tinh nhỏ LHS 1140c quay gần ngôi sao này hơn. Tuy nhiên, không thể tìm thấy dấu vết của heli trên hành tinh này. Có lẽ vì hành tinh nhỏ hơn, trọng lực yếu hơn và ở gần ngôi sao chủ hơn nên nó đã sớm mất đi phần lớn bầu khí quyển vào không gian vũ trụ. Ngược lại, hành tinh 1140b, ở xa ngôi sao hơn một chút và có trọng lực mạnh hơn, có thể vẫn còn đang giữ được bầu khí quyển của mình.
Đặc biệt, việc ngôi sao này đã 3 tỷ năm tuổi cũng là một điểm quan trọng. Tuổi của Mặt Trời chưa đầy 5 tỷ năm, và 3 tỷ năm không phải là quãng thời gian ngắn. Việc bầu khí quyển của một hành tinh gần sao lùn đỏ có thể sống sót mà không bị biến mất hoàn toàn trong suốt quãng thời gian dài như vậy mang lại hy vọng rằng, ngoài dự đoán, bầu khí quyển của hành tinh có thể trụ vững trong một thời gian dài. Tôi hy vọng rằng sẽ có nhiều hành tinh ẩn giấu trong vũ trụ đang cố gắng hết sức để không bỏ lỡ vận may ngắn ngủi được trao cho chúng trong môi trường vũ trụ khắc nghiệt giống như Trái Đất của chúng ta. Biết đâu trong số những hành tinh đó, có nơi đang tự mình nuôi dưỡng cả một hệ sinh thái riêng.
Tham khảo
https://www.science.org/doi/10.1126/science.aea9708
https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/arXiv:2608.19120
Tác giả Ji Ung-bae là ai? Yêu mèo và vũ trụ. Từ khi còn nhỏ, sau khi xem "Galaxy Express 999", ông đã ấp ủ ước mơ truyền bá vẻ đẹp của vũ trụ. Hiện ông là Giáo sư trợ lý tại Khoa Tự do, Đại học Sejong, thực hiện các hoạt động truyền thông khoa học đa dạng như thuyết trình và viết lách. Ông là tác giả của các cuốn sách như 'Về sự vô dụng của nhà thiên văn học', 'Chúng ta đều sinh ra là những nhà thiên văn học', 'Những câu hỏi kỳ lạ hiện ra khi nhìn vào vũ trụ', và đã dịch các tác phẩm như 'Tại sao tôi lại giết sao Diêm Vương', 'Quantum Life', 'UFO'.