Dữ liệu cho thấy một ngoại hành tinh có thể có bề mặt đại dương lỏng

Các phân tử mang carbon đã được phát hiện trong bầu khí quyển của vùng có thể ở được ngoại hành tinh K2-18 b bởi một nhóm các nhà thiên văn học quốc tế sử dụng dữ liệu từ NASA‘S Kính viễn vọng Không gian James Webb. Những kết quả này phù hợp với sự tồn tại của một ngoại hành tinh có thể có bề mặt được bao phủ bởi các đại dương dưới bầu khí quyển giàu hydro. Khám phá này cung cấp một cái nhìn thoáng qua hấp dẫn về một hành tinh không giống bất cứ thứ gì trong hệ mặt trời của chúng ta và đưa ra những triển vọng hấp dẫn về những thế giới có thể sinh sống được ở những nơi khác trong vũ trụ.

Quang phổ của K2-18 b, thu được bằng thiết bị NIRISS (máy chụp ảnh cận hồng ngoại và máy quang phổ không khe) của Webb và NIRSpec (máy quang phổ cận hồng ngoại), cho thấy lượng khí mê-tan và carbon dioxide dồi dào trong bầu khí quyển của ngoại hành tinh, cũng như .. . Có thể phát hiện ra một ngoại hành tinh. Một phân tử gọi là dimethyl sulfide (DMS). Việc phát hiện ra sự thiếu hụt khí metan, carbon dioxide và amoniac ủng hộ giả thuyết rằng có thể có một đại dương nước dưới bầu khí quyển giàu hydro ở K2-18 b. K2-18 b, có khối lượng gấp 8,6 lần Trái đất, quay quanh ngôi sao lùn lạnh K2-18 trong vùng có thể ở được và cách Trái đất 120 năm ánh sáng. Nguồn hình ảnh: NASA, ESA, Cơ quan Vũ trụ Canada, Ralph Crawford (STScI), Joseph Olmstead (STScI), Niko Madhusudan (IoA)

Webb phát hiện khí mêtan và carbon dioxide trong khí quyển K2-18b

Một cuộc điều tra mới của Kính viễn vọng Không gian James Webb của NASA về K2-18 b, một ngoại hành tinh có khối lượng gấp 8,6 lần Trái đất, đã tiết lộ sự hiện diện của các phân tử chứa carbon bao gồm metan và carbon dioxide. Khám phá của Webb bổ sung thêm vào các nghiên cứu gần đây cho thấy K2-18 b có thể là một ngoại hành tinh, một hành tinh có tiềm năng có bầu khí quyển giàu hydro và bề mặt được bao phủ trong đại dương nước.

Cái nhìn sâu sắc đầu tiên về đặc tính khí quyển của hành tinh này trong vùng có thể sinh sống được đến từ các quan sát của Kính viễn vọng Không gian Hubble của NASA, thúc đẩy các nghiên cứu sâu hơn từ đó đã thay đổi hiểu biết của chúng ta về hệ thống này.

K2-18 b quay quanh ngôi sao lùn lạnh K2-18 trong vùng có thể ở được và nằm cách Trái đất 120 năm ánh sáng trong chòm sao Sư Tử. Các ngoại hành tinh như K2-18 b, có kích thước từ Trái đất đến… sao Hải vươngNó không giống bất cứ thứ gì trong hệ mặt trời của chúng ta. Việc thiếu các hành tinh tương đương ở gần có nghĩa là những “hành tinh cận sao Hải Vương” này chưa được hiểu rõ và bản chất khí quyển của chúng là chủ đề tranh luận tích cực giữa các nhà thiên văn học.

Ý nghĩa đối với sự sống ngoài hệ mặt trời

Ý kiến ​​cho rằng hành tinh cận sao Hải Vương K2-18 b có thể là một ngoại hành tinh rất hấp dẫn, vì một số nhà thiên văn học tin rằng những thế giới này là môi trường đầy hứa hẹn để tìm kiếm bằng chứng về sự sống trên các ngoại hành tinh.

Nico Madhusudan, nhà thiên văn học tại Đại học Cambridge và là tác giả chính của bài báo công bố phát hiện này, giải thích: “Phát hiện của chúng tôi nhấn mạnh tầm quan trọng của việc xem xét các môi trường có thể sinh sống đa dạng khi tìm kiếm sự sống ở nơi khác”. “Theo truyền thống, việc tìm kiếm sự sống trên các ngoại hành tinh chủ yếu tập trung vào các hành tinh đá nhỏ hơn, nhưng các thế giới Hessian lớn hơn lại phù hợp hơn cho việc quan sát khí quyển.”

Sự dồi dào khí metan và carbon dioxide, cũng như sự thiếu hụt amoniac, ủng hộ giả thuyết rằng có thể có một đại dương nước dưới bầu khí quyển giàu hydro ở K2-18 b. Những quan sát ban đầu của Webb cũng cung cấp khả năng phát hiện ra một phân tử có tên là dimethyl sulfide (DMS). Trên Trái đất, điều này chỉ được tạo ra bởi sự sống. Phần lớn DMS trong bầu khí quyển Trái đất được phát ra bởi thực vật phù du trong môi trường biển.

Kết luận của DMS kém chắc chắn hơn và cần được xác nhận thêm.

Madhusudan giải thích: “Các quan sát sắp tới của Webb sẽ có thể xác nhận liệu DMS có thực sự hiện diện trong bầu khí quyển của K2-18 b ở mức đáng kể hay không”.

Đặc trưng bầu khí quyển của các ngoại hành tinh

Mặc dù K2-18 b nằm trong vùng có thể ở được và hiện được biết là nơi chứa các phân tử chứa carbon, nhưng điều này không nhất thiết có nghĩa là hành tinh này có thể hỗ trợ sự sống. Kích thước lớn của hành tinh này – bán kính của nó gấp 2,6 lần Trái đất – có nghĩa là bên trong hành tinh này có thể chứa một lớp băng lớn có áp suất cao, giống như của Sao Hải Vương, nhưng có bầu khí quyển mỏng hơn, giàu hydro và bề mặt đại dương. Thế giới Hessian được cho là sẽ chứa các đại dương nước. Tuy nhiên, cũng có thể đại dương quá nóng để có thể ở được hoặc ở dạng lỏng.

Subhajit Sarkar, thành viên nhóm nghiên cứu từ Đại học Cardiff, giải thích: “Mặc dù loại hành tinh này không tồn tại trong hệ mặt trời của chúng ta, nhưng các hành tinh cận sao Hải Vương là loại hành tinh phổ biến nhất được biết đến trong thiên hà cho đến nay”. “Cho đến nay, chúng tôi đã thu được phổ chi tiết nhất về tiểu vùng có thể sinh sống được của Sao Hải Vương và điều này cho phép chúng tôi xác định các phân tử trong bầu khí quyển của nó.”

Đặc trưng bầu khí quyển của các ngoại hành tinh như K2-18 b – nghĩa là xác định các chất khí và điều kiện vật lý của chúng – là một lĩnh vực rất tích cực trong thiên văn học. Tuy nhiên, những hành tinh này thực sự bị lu mờ bởi ánh sáng chói của các ngôi sao lớn hơn, khiến việc thăm dò bầu khí quyển của các ngoại hành tinh trở nên đặc biệt khó khăn.

Nhóm nghiên cứu đã tránh được thử thách này bằng cách phân tích ánh sáng từ ngôi sao mẹ của K2-18 b khi nó đi qua bầu khí quyển của ngoại hành tinh. K2-18 b là một ngoại hành tinh quá cảnh, nghĩa là chúng ta có thể phát hiện sự giảm độ sáng khi nó đi qua mặt ngôi sao chủ của nó. Đây là cách ngoại hành tinh được phát hiện lần đầu tiên vào năm 2015 bởi sứ mệnh K2 của NASA. Điều này có nghĩa là trong quá trình di chuyển, một phần nhỏ ánh sáng sao sẽ xuyên qua bầu khí quyển của ngoại hành tinh trước khi đến được các kính thiên văn như Webb. Sự truyền ánh sáng sao qua bầu khí quyển của ngoại hành tinh để lại dấu vết mà các nhà thiên văn học có thể ghép lại với nhau để xác định các loại khí trong bầu khí quyển của ngoại hành tinh.

Khả năng và nghiên cứu trong tương lai của James Webb

Madhusudan cho biết: “Kết quả này chỉ có thể thực hiện được nhờ phạm vi bước sóng mở rộng và độ nhạy chưa từng có của Webb, cho phép phát hiện mạnh mẽ các đặc điểm quang phổ chỉ với hai lần chuyển tiếp”. “Để so sánh, một quan sát quá cảnh với Webb đã cung cấp độ phân giải tương đương với tám quan sát Hubble được thực hiện trong vài năm và trong phạm vi bước sóng tương đối hẹp.”

Savvas Constantinou, thành viên nhóm nghiên cứu từ Đại học Cambridge, giải thích: “Những kết quả này chỉ là kết quả của hai quan sát về K2-18 b và còn nhiều quan sát khác nữa”. “Điều này có nghĩa là công việc của chúng tôi ở đây chỉ là minh chứng ban đầu về những gì Webb có thể quan sát được ở các ngoại hành tinh trong vùng có thể ở được.”

Những phát hiện của nhóm đã được chấp nhận để công bố trên tạp chí The Thư tạp chí vật lý thiên văn.

Nhóm nghiên cứu hiện dự định tiến hành nghiên cứu tiếp theo bằng máy quang phổ MIRI (thiết bị hồng ngoại giữa) của kính thiên văn mà họ hy vọng sẽ xác nhận thêm những phát hiện của mình và cung cấp những hiểu biết mới về điều kiện môi trường trên K2-18 b.

Madhusudan kết luận: “Mục tiêu cuối cùng của chúng tôi là xác định sự sống trên một ngoại hành tinh có thể ở được, điều này sẽ thay đổi hiểu biết của chúng ta về vị trí của chúng ta trong vũ trụ”. “Phát hiện của chúng tôi là một bước đi đầy hứa hẹn hướng tới sự hiểu biết sâu sắc hơn về thế giới Hessian trong nỗ lực này.”

Kính viễn vọng Không gian James Webb của NASA là đài quan sát khoa học vũ trụ hàng đầu thế giới. Anh ấy giải đáp những bí ẩn trong hệ mặt trời của chúng ta, nhìn xa hơn những thế giới xa xôi xung quanh các ngôi sao khác và khám phá cấu trúc và nguồn gốc bí ẩn của vũ trụ cũng như vị trí của chúng ta trong đó. WEB là một chương trình quốc tế do NASA dẫn đầu cùng với các đối tác là Cơ quan Vũ trụ Châu Âu (ESA).Cơ quan Vũ trụ Châu Âu) và Cơ quan Vũ trụ Canada.