TRAPPIST-1 b và c không có khí quyển: Webb đo chênh lệch 400 độ

Kính viễn vọng không gian James Webb vừa tạo ra những bản đồ khí hậu hoàn chỉnh đầu tiên của các hành tinh đá bên ngoài Hệ Mặt Trời. Hai hành tinh nằm gần ngôi sao TRAPPIST-1 nhất cho thấy chênh lệch nhiệt độ hơn 400 độ Celsius giữa bán cầu luôn được chiếu sáng và bán cầu luôn chìm trong bóng tối. Chênh lệch lớn như vậy chỉ có thể xảy ra trên những thế giới hoàn toàn không có khí quyển để phân phối nhiệt. TRAPPIST-1 b và TRAPPIST-1 c được xác nhận là những tảng đá trơ trọi, không có không khí.

Hệ TRAPPIST-1 từ lâu là địa chỉ được theo dõi nhiều nhất trong hành trình tìm kiếm sự sống ngoài Trái Đất. Đây là một sao lùn đỏ cách Trái Đất 39 năm ánh sáng, trong chòm sao Bảo Bình, được bao quanh bởi bảy hành tinh có kích thước tương đương Trái Đất — trong đó ba hành tinh nằm trong vùng có thể sinh sống được, nơi nhiệt độ về lý thuyết cho phép nước tồn tại ở dạng lỏng trên bề mặt. Sao lùn đỏ chiếm hơn ba phần tư tổng số sao trong Dải Ngân Hà, và việc các hành tinh cỡ Trái Đất xuất hiện phổ biến quanh chúng đã đưa câu hỏi về sự sống trong những hệ này vào trung tâm của nghiên cứu ngoại hành tinh. Những dữ liệu mới đóng lại câu hỏi đó đối với hai hành tinh phía trong.

Cơ chế dẫn đến việc mất khí quyển là khóa thủy triều. Vì TRAPPIST-1 nhỏ hơn và lạnh hơn Mặt Trời nhiều, các hành tinh phía trong quay quanh ngôi sao ở khoảng cách rất gần và hoàn thành một vòng quỹ đạo trong chưa đầy hai ngày Trái Đất. Ở khoảng cách này, lực thủy triều đã đồng bộ hóa vòng tự quay của hành tinh với chu kỳ quỹ đạo — giống như Mặt Trăng luôn hướng cùng một mặt về phía Trái Đất. Kết quả là một mặt luôn là ban ngày vĩnh cửu, mặt kia luôn là đêm tối vĩnh cửu. Trên một hành tinh có khí quyển dày đặc, gió sẽ mang nhiệt từ phía sáng sang phía tối, làm giảm chênh lệch nhiệt độ. Chênh lệch 400 độ mà Webb đo được cho thấy quá trình truyền nhiệt đó không xảy ra — không có gì để di chuyển nhiệt vì không có không khí.

Bản đồ nhiệt hoàn chỉnh đầu tiên của ngoại hành tinh đá cỡ Trái Đất

Nhóm nghiên cứu do nhà thiên văn học Emeline Bolmont thuộc Đại học Geneva dẫn đầu đã sử dụng thiết bị MIRI của Webb để ghi lại các đường cong pha nhiệt của cả hai hành tinh. Phương pháp này theo dõi độ sáng hồng ngoại của hệ sao qua nhiều chu kỳ quỹ đạo hoàn chỉnh, cho phép tái tạo hồ sơ nhiệt độ của hành tinh tại từng điểm trong chu kỳ. Theo nghiên cứu, mặt ban ngày của TRAPPIST-1 b vượt quá 200 độ Celsius trong khi mặt ban đêm xuống dưới âm 200 độ. TRAPPIST-1 c nhìn chung lạnh hơn nhưng cho thấy cùng một sự tương phản khắc nghiệt. Đây là lần đầu tiên trong lịch sử thiên văn học hoàn thành bản đồ nhiệt đầy đủ của các ngoại hành tinh đá có kích thước tương đương Trái Đất.

Tuy nhiên, cần tránh đưa ra kết luận quá rộng. TRAPPIST-1 b và c là những hành tinh bị phơi nhiễm bức xạ sao nhiều nhất và do đó dễ bị mất khí quyển nhất. Các mô hình lý thuyết của nhóm nghiên cứu cho thấy các hành tinh phía ngoài của hệ có thể đã giữ được khí quyển mặc dù hai hành tinh phía trong không có. Sự so sánh mà các nhà khoa học đưa ra rất rõ ràng: Sao Thủy, gần Mặt Trời nhất, không có khí quyển; trong khi Sao Kim và Trái Đất, ở xa hơn, vẫn giữ được khí quyển của mình. Số phận của TRAPPIST-1 b và c không quyết định số phận của TRAPPIST-1 e, f hay g — ba hành tinh nằm trong vùng có thể sinh sống được.

Kết quả được công bố trên tạp chí Nature Astronomy. Các quan sát về TRAPPIST-1 e — hành tinh nằm ngay trung tâm vùng có thể sinh sống được — đang được tiến hành trong khuôn khổ chương trình DREAMS của Viện Khoa học Kính viễn vọng Không gian. Mười lăm lần quan sát quá cảnh bổ sung đã được lên kế hoạch. Nếu hành tinh đó có khí quyển, Webb có đủ thiết bị để phát hiện trong những tháng tới.

TRAPPIST-1 b và c không có khí quyển: Webb đo chênh lệch 400 độ

Bài viết tương tự

Thiên hà Vô Cực: Một Vụ Va Chạm Vũ Trụ Rèn Nên Hiểu Biết Mới Về Nguồn Gốc Lỗ Đen

Chúng ta có đang sống trong một mô phỏng? Thế tam nan của Nick Bostrom và “động lực học thông tin” của Melvin Vopson

Màng mỏng La₃Ni₂O₇ qua kỹ thuật biến dạng đạt siêu dẫn 40K không cần áp suất cực cao

Tachyon: vật lý ở rìa của ánh sáng

Chặn một protein duy nhất biến tế bào miễn dịch thành vũ khí tiêu diệt ung thư hiệu quả hơn

Xét nghiệm phân phát hiện 90% ca ung thư đại trực tràng mà không cần nội soi

Thảo luận