Trái đất là một thế giới nước và một nghiên cứu mới cho thấy có thể có nhiều thế giới nước ngoài kia, bao gồm một số thế giới rộng lớn và ẩm ướt hơn hành tinh của chúng ta.
Nghệ sĩ khái niệm về một số hành tinh siêu Trái đất có thể ở được với những điểm tương đồng với Trái đất. Một số hoặc thậm chí tất cả trong số họ có thể có đại dương. Từ trái qua: Kepler-22b, Kepler-69c, Kepler-452b, Kepler-62f và Kepler-186f. Trái đất nằm ở bên phải. Hình ảnh qua NASA.
Khi nói đến việc tìm kiếm bằng chứng về cuộc sống ngoài hành tinh, cụm từ theo nước thường được trích dẫn như một nguyên tắc hướng dẫn. Tất cả sự sống trên Trái đất phụ thuộc vào nước, do đó, việc tập trung vào những nơi khác cũng có nước. Điều này đã đúng không chỉ trong hệ mặt trời của chúng ta - đặc biệt là sao Hỏa, mặt trăng Sao Mộc Europa và mặt trăng Sao Thổ Enceladus - mà còn cho các ngoại hành tinh quay quanh các ngôi sao khác.
Nhưng làm thế nào phổ biến là nước trên những thế giới xa xôi?
Thật khó để biết câu trả lời cụ thể vì tất cả các ngoại hành tinh ở rất xa, bên ngoài hệ mặt trời của chúng ta, quay quanh các ngôi sao xa xôi. Nhưng các nhà thiên văn học hiện đang tìm thấy nhiều manh mối hơn nhờ những tiến bộ trong công nghệ quan sát kính viễn vọng. Hóa ra thế giới nước có lẽ khá phổ biến. Rằng theo một nghiên cứu mới vừa được trình bày tại Hội nghị Goldschmidt ở Boston vào ngày 17 tháng 8 năm 2018. Nghiên cứu cho thấy một số ngoại hành tinh siêu Trái đất có khả năng rất giàu nước - nhiều hơn Trái đất.
Cụ thể hơn, các nhà thiên văn học phát hiện ra rằng các ngoại hành tinh có kích thước từ hai đến bốn lần Trái đất có khả năng có nước là thành phần chính trong thành phần của chúng. Những siêu Trái đất này, như họ gọi là, là những thế giới rộng lớn hơn Trái đất nhưng nhỏ hơn những người khổng lồ băng như Thiên vương tinh và Hải vương tinh. Hầu hết được cho là đá, với khí quyển, giống như Trái đất, và bây giờ có vẻ như nhiều người cũng có thể có đại dương.
NASA hiện có các chương trình dành riêng cho việc nghiên cứu thế giới đại dương trong hệ mặt trời và hơn thế nữa. Hình ảnh qua NASA.
Phát hiện mới dựa trên dữ liệu từ Kính viễn vọng Không gian Kepler và sứ mệnh Gaia, cho thấy nhiều hành tinh đã được biết đến thuộc loại này (trong số gần 4.000 hành tinh được xác nhận cho đến nay) có thể chứa tới 50% nước. Giới hạn trên đó là một lượng rất lớn, so với hàm lượng nước trên Trái đất, chỉ bằng 0,02 phần trăm nước (tính theo trọng lượng). Là nhà nghiên cứu chính, Tiến sĩ Li Zeng tại Đại học Harvard lưu ý:
Đó là một bất ngờ lớn để nhận ra rằng phải có rất nhiều thế giới nước.
Kết quả đến từ việc đo khối lượng và bán kính hành tinh. Những quan sát này cho phép các nhà khoa học tính toán mật độ trung bình của các hành tinh, đặt ra các ràng buộc đối với các thành phần khối lượng lớn và cấu trúc bên trong của chúng. Các nhà khoa học thấy rằng chúng có thể được phân loại thành hai nhóm chung. Theo Zeng:
Chúng tôi đã xem xét khối lượng liên quan đến bán kính và phát triển một mô hình có thể giải thích mối quan hệ như thế nào. Mô hình chỉ ra rằng những hành tinh ngoại có bán kính khoảng 1,5 lần bán kính Trái đất có xu hướng là các hành tinh đá (thường gấp 5 lần khối lượng Trái đất), trong khi những hành tinh có bán kính Trái đất 2,5 lần (với khối lượng khoảng 10 lần Trái đất) có lẽ là thế giới nước.
Một loại thế giới nước có thể là một hành tinh cầu mắt của người Hồi giáo, nơi phía mặt sao có thể duy trì một đại dương nước lỏng, trong khi phần còn lại của bề mặt là băng. Hình ảnh qua eburacum45 / DeviantArt.
Những hành tinh lớn hơn đó sẽ là thế giới nước thực sự, chứa nhiều nhiều nước hơn Trái đất. Toàn bộ bề mặt của các hành tinh như vậy có thể được bao phủ bởi các đại dương sâu thẳm, không có khối đất hoặc lục địa. Hãy nghĩ về các mặt trăng nước như Europa hay Enceladus, với các đại dương toàn cầu, nhưng không có lớp băng trên đỉnh. Như Zeng đã giải thích:
Đây là nước, nhưng không thường thấy ở đây trên Trái đất. Nhiệt độ bề mặt của chúng dự kiến sẽ nằm trong khoảng 200 đến 500 độ C. Bề mặt của chúng có thể bị che khuất trong bầu không khí thống trị hơi nước, bên dưới có lớp nước lỏng. Di chuyển sâu hơn, người ta sẽ mong muốn tìm thấy nước này biến thành các áp lực cao trước khi chúng ta chạm tới lõi đá rắn. Vẻ đẹp của mô hình là nó giải thích cách bố cục liên quan đến các sự kiện đã biết về các hành tinh này.
Dữ liệu của chúng tôi chỉ ra rằng khoảng 35 phần trăm của tất cả các ngoại hành tinh đã biết lớn hơn Trái đất nên giàu nước. Những thế giới nước này có khả năng hình thành theo cách tương tự như lõi hành tinh khổng lồ (Sao Mộc, Sao Thổ, Sao Thiên Vương, Sao Hải Vương) mà chúng ta tìm thấy trong hệ mặt trời của chính chúng ta. Nhiệm vụ TESS mới được triển khai sẽ tìm thấy nhiều hơn nữa, với sự trợ giúp của theo dõi quang phổ trên mặt đất. Kính viễn vọng không gian thế hệ tiếp theo, Kính thiên văn vũ trụ James Webb (JWST), hy vọng sẽ đặc trưng cho bầu không khí của một số trong số chúng. Đây là một thời gian thú vị cho những người quan tâm đến những thế giới xa xôi này.
Kepler-22b là một ngoại hành tinh siêu Trái đất có thể được bao phủ bởi một đại dương toàn cầu. Hình ảnh qua NASA.
Sara Seager, Giáo sư Khoa học Hành tinh tại Viện Công nghệ Massachusetts, và phó giám đốc khoa học của nhiệm vụ Vệ tinh Khảo sát Exoplanet (TESS) mới ra mắt gần đây, cũng đưa ra suy nghĩ của cô về điều này:
Thật tuyệt vời khi nghĩ rằng các ngoại hành tinh kích thước trung gian bí ẩn có thể là thế giới nước với lượng nước khổng lồ. Hy vọng rằng các quan sát khí quyển trong tương lai - của khí quyển hơi nước dày - có thể hỗ trợ hoặc bác bỏ những phát hiện mới.
Có bao nhiêu trong số những thế giới nước này có thể hỗ trợ sự sống, đó vẫn là một câu hỏi mở. Một số đại dương ngoài hành tinh có thể thiếu các chất dinh dưỡng hóa học hoặc nguồn năng lượng cần thiết cho quá trình tiến hóa để có được chỗ đứng. Vẫn còn rất nhiều điều chưa biết vào thời điểm này, nhưng thực tế là những thế giới ẩm ướt này dường như là phổ biến là một phát hiện thú vị. Nếu sự sống được phát hiện trên một hoặc nhiều mặt trăng đại dương trong hệ mặt trời của chúng ta, điều đó sẽ làm tăng đáng kể khả năng sự sống có thể xảy ra trên nhiều thế giới đại dương khác nhau.
Một đại dương nước toàn cầu nằm bên dưới bề mặt băng giá nứt vỡ của mặt trăng Europa của Sao Mộc. Hình ảnh thông qua NASA / JPL.
Các nhiệm vụ sắp tới như TESS và JWST sẽ có thể nghiên cứu sâu hơn về các loại môi trường hành tinh ngoài hành tinh này, phân tích bầu khí quyển của chúng để tìm dấu hiệu của dấu ấn sinh học do các sinh vật sống tạo ra. Cho đến lúc đó, chúng ta hầu như chỉ có thể suy đoán, nhưng những phát hiện cho đến nay vẫn đầy hứa hẹn.
Điểm mấu chốt: Các nhà thiên văn học nghĩ rằng thế giới nước có thể phổ biến trong thiên hà của chúng ta - một số trong số chúng lớn hơn và có nhiều nước hơn Trái đất, bao gồm cả các đại dương sâu, toàn cầu. Điều này sẽ tác động đáng kể đến việc tìm kiếm bằng chứng của cuộc sống ở nơi khác.
Nguồn: Giải thích mô hình tăng trưởng của phân bố kích thước hành tinh
Qua hội nghị Goldschmidt