James Webb tìm thấy mê-tan trên hành tinh khổng lồ không nóng cháy cũng không đóng băng

Một hành tinh to bằng Sao Thổ giữ mức nhiệt gần như quen thuộc, khoảng 79 độ C. Kính viễn vọng không gian James Webb đã tách lớp ánh sáng lọc qua khí quyển của nó và tìm thấy mê-tan, kèm dấu vết mờ hơn của a-mô-ni-ắc và khí carbonic. Điều này đáng chú ý vì các hành tinh khổng lồ thường sống ở những thái cực, còn hành tinh này thì không.

Những hành tinh khí khổng lồ ta biết rõ chia thành hai phe. Trong Hệ Mặt Trời, Sao Mộc và Sao Thổ quay xa Mặt Trời và lạnh buốt. Bên ngoài, dễ nghiên cứu nhất là các “Sao Mộc nóng”, những thế giới quay sát ngôi sao đến mức khí quyển rực sáng ở hàng nghìn độ. TOI-199b không thuộc loại nào: nó vòng quanh một ngôi sao cách hơn 330 năm ánh sáng, khoảng một trăm ngày một vòng, đủ xa để giữ mức ôn hòa.

Chính quỹ đạo ấy là mấu chốt. Một thế giới không bị nướng cũng không bị đóng băng sẽ giữ lại trong không khí thứ hóa học mà các hành tinh cực đoan phá hủy hoặc che giấu. Riêng mê-tan dễ bị xé toạc trong cái nóng của một Sao Mộc nóng. Tìm thấy nó còn nguyên ở đây mở ra cái nhìn hiếm hoi về thứ khí quyển một hành tinh khổng lồ thực sự chứa khi ngôi sao không nấu chín nó.

Phép đo đến từ việc quan sát hành tinh đi ngang qua trước ngôi sao. Trong lúc đi ngang, một dải ánh sao xuyên qua lớp trên của khí quyển và các chất khí in dấu vân tay lên ánh sáng đó. Webb tách ánh sáng thành các bước sóng và nhận ra mê-tan với độ tin cậy cao. A-mô-ni-ắc và khí carbonic cũng hiện ra, nhưng mờ nhạt hơn nhiều.

Kết quả là lần đầu tiên. Người ta mới biết một nhúm hành tinh khổng lồ ôn hòa, và chưa cái nào được soi khí quyển kỹ đến vậy. Thành phần của thứ không khí ấy là một bản ghi về cách và nơi hành tinh hình thành, rằng nó gom khí gần ngôi sao hay ở xa rồi dịch dần vào trong theo thời gian.

Vụ việc chưa khép lại. Mê-tan thì chắc chắn, nhưng a-mô-ni-ắc và khí carbonic vẫn chỉ là gợi ý, chưa phải thành phần được xác nhận, và tỉ lệ từng chất khí còn chưa rõ. Một loạt phép đo lúc đi ngang chỉ lấy mẫu lớp da ngoài của khí quyển, không phải chiều sâu, và một hành tinh không thay được cả một lớp. Chính nhóm nghiên cứu xem mê-tan là kết quả chắc, phần còn lại là lý do để tiếp tục quan sát.

Phân tích đến từ nhóm do Renyu Hu của Penn State dẫn dắt, với Aaron Bello-Arufe đồng chủ trì tại Phòng thí nghiệm Sức đẩy Phản lực của NASA, và đăng trên The Astronomical Journal vào cuối tháng Năm. Nhóm nay dự định hướng Webb sang những hành tinh khổng lồ ôn hòa khác để xem hóa học của TOI-199b là bình thường hay kỳ lạ, khởi đầu cho một danh mục nhỏ những thế giới mà Hệ Mặt Trời của ta chưa từng dựng nên.