Dấu hiệu của sự sống? Tại sao bầu khí quyển của thế giới ngoài hành tinh này lại gây hứng thú cho các nhà thiên văn học

Dấu hiệu của sự sống? Tại sao bầu khí quyển của thế giới ngoài hành tinh này lại gây hứng thú cho các nhà thiên văn học

Dấu thời gian: 13:2023 PM ngày 1 tháng 11 năm XNUMX

Chúng ta có đơn độc không? Câu hỏi này gần như lâu đời như chính nhân loại. Ngày nay, câu hỏi về thiên văn học tập trung vào việc tìm kiếm sự sống ngoài hành tinh của chúng ta. Có phải chúng ta, với tư cách là một loài và một hành tinh, đơn độc? Hay có sự sống ở một nơi nào khác?

Thông thường, câu hỏi này truyền cảm hứng cho những hình ảnh về những phiên bản màu xanh lá cây kỳ lạ của con người. Tuy nhiên, cuộc sống không chỉ có chúng ta: động vật, cá, thực vật và thậm chí cả vi khuẩn là tất cả những thứ chúng ta tìm kiếm dấu hiệu trong không gian.

Một điều về sự sống trên Trái đất là nó để lại dấu vết trong thành phần hóa học của khí quyển. Vì vậy, những dấu vết như vậy, có thể nhìn thấy từ rất xa, là thứ chúng tôi tìm kiếm khi săn lùng người ngoài hành tinh.

Các nhà khoa học ở Vương quốc Anh và Hoa Kỳ vừa báo cáo một số dấu vết hóa học rất thú vị trong bầu khí quyển của một hành tinh tên là K2-18b, cách Trái đất khoảng 124 năm ánh sáng. Đặc biệt, họ có thể đã phát hiện ra một chất mà trên Trái đất chỉ có sinh vật sống mới tạo ra.

Gặp gỡ Exoplanet K2-18b

K2-18b là một ngoại hành tinh thú vị—một hành tinh quay quanh một ngôi sao khác. Được phát hiện vào năm 2015 bởi sứ mệnh K2 của Kính viễn vọng Không gian Kepler, nó là một loại hành tinh được gọi là tiểu Hải Vương tinh. Như bạn có thể đoán, chúng nhỏ hơn Sao Hải Vương trong hệ mặt trời của chúng ta.

Hành tinh này nặng hơn Trái đất khoảng 2 lần và quay quanh một loại sao gọi là sao lùn đỏ, mát hơn nhiều so với mặt trời của chúng ta. Tuy nhiên, K18-XNUMXb có quỹ đạo gần ngôi sao của nó hơn nhiều so với Sao Hải Vương—theo cái mà chúng ta gọi là khu dân cư. Đây là khu vực không quá nóng và không quá lạnh, nơi có thể tồn tại nước ở dạng lỏng (thay vì đóng băng thành đá hoặc sôi thành hơi nước).

Trái đất được gọi là hành tinh đá (vì những lý do hiển nhiên) nhưng các tiểu hành tinh là hành tinh khí, với bầu khí quyển lớn hơn nhiều chứa nhiều hydro và heli. Bầu khí quyển của họ cũng có thể chứa các yếu tố khác.

Điều này đưa chúng ta đến sự phấn khích xung quanh K2-18b.

Làm thế nào để lấy dấu vân tay của một bầu không khí

Hành tinh này lần đầu tiên được phát hiện bởi Kính viễn vọng Không gian Kepler, nơi đang theo dõi các ngôi sao ở xa và hy vọng các hành tinh sẽ đi qua phía trước chúng. Khi một hành tinh đi ngang qua giữa chúng ta và một ngôi sao, ngôi sao đó sẽ mờ đi trong giây lát—đó là điều cho chúng ta biết có một hành tinh ở đó.

Bằng cách đo mức độ giảm độ sáng lớn như thế nào, mất bao lâu để hành tinh đi qua phía trước ngôi sao và tần suất điều này xảy ra, chúng ta có thể tính ra kích thước và quỹ đạo của hành tinh. Kỹ thuật này rất hữu ích trong việc tìm kiếm các hành tinh, nhưng nó không cho chúng ta biết về bầu khí quyển của chúng - đây là thông tin quan trọng để hiểu liệu chúng có tồn tại sự sống hay có thể sinh sống được hay không.

Kính viễn vọng Không gian James Webb của NASA— kính viễn vọng không gian lớn được phóng vào cuối năm 2021—hiện đã quan sát và đo được bầu khí quyển của ngoại hành tinh này.

Kính thiên văn đã thực hiện điều này bằng cách đo màu sắc của ánh sáng một cách tinh tế đến mức nó có thể phát hiện dấu vết của các nguyên tử và phân tử cụ thể. Quá trình này, được gọi là quang phổ, giống như đo dấu vân tay của các nguyên tố.

Biểu đồ cho thấy sự hấp thụ các bước sóng ánh sáng khác nhau của khí quyển K2-18b và bước sóng nào tương ứng với các chất khác nhau trong khí quyển.
Bầu khí quyển của ngoại hành tinh K2-18b cho thấy dấu hiệu mạnh mẽ của khí metan và carbon dioxide, cũng như dấu hiệu yếu của dimethyl sulfide. Tín dụng hình ảnh: NASA / CSA / ESA / R. Crawford (STScI) / J. Olmsted (STScI) / N. Madhusudhan (Đại học Cambridge)

Mỗi nguyên tố và phân tử có dấu hiệu màu sắc riêng. Nếu bạn có thể nhìn vào dấu hiệu màu sắc, bạn có thể thực hiện một chút công việc thám tử và tìm ra những nguyên tố hoặc hợp chất nào có trong hành tinh này.

Trong khi hành tinh này không có ánh sáng riêng, các nhà thiên văn học đã chờ đợi khi K2-18b đi qua phía trước ngôi sao của nó và đo ánh sáng sao khi nó đi qua bầu khí quyển của hành tinh, cho phép nhóm phát hiện dấu vân tay của các chất trong khí quyển.

Rắm biển ngoài hành tinh?

Nghiên cứu mới tìm thấy rất nhiều carbon dioxide và metan. Điều này thật thú vị vì nó giống với những gì được tìm thấy trên Trái đất, Sao Hỏa và Sao Kim trong hệ mặt trời của chúng ta—chứ không phải Sao Hải Vương.

Tuy nhiên, nó cũng tìm thấy một lượng nhỏ dimethyl sulfide. Dimethyl sulfide là một phân tử thú vị, được tạo thành từ carbon, hydro và lưu huỳnh.

Trên Trái đất, nhìn chung nó hơi có mùi. Nhưng nó cũng gắn liền với cuộc sống.

Quá trình duy nhất mà chúng ta biết tạo ra dimethyl sulfide trên hành tinh của chúng ta là sự sống. Đặc biệt, sinh vật biển và sinh vật phù du phát ra nó dưới dạng đầy hơi.

Vì vậy, vâng, các nhà khoa học rất hào hứng với ý tưởng tiềm năng về tiếng xì hơi của người ngoài hành tinh. Nếu nó là sự thật. Và gắn liền với cuộc sống.

Tìm kiếm tiếp tục

Trong khi trên Trái đất, dimethyl sulfide có liên quan đến sự sống thì trên các hành tinh khác, bằng cách nào đó nó có thể liên quan đến các quá trình địa chất hoặc hóa học.

Xét cho cùng, K2-18b cũng giống như Sao Hải Vương—một hành tinh mà chúng ta thực sự không biết nhiều về nó. Mới tháng trước, các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra rằng các đám mây trên sao Hải Vương được liên kết chặt chẽ đến chu kỳ hoạt động 11 năm của mặt trời. Chúng ta có rất nhiều điều để tìm hiểu về các hành tinh và bầu khí quyển của chúng.

Ngoài ra, phép đo dimethyl sulfide rất khó thực hiện – gần như không mạnh bằng carbon dioxide và metan. Điều này có nghĩa là cần phải có các phép đo chi tiết hơn để cải thiện cường độ tín hiệu.

Các kính thiên văn khác có thể cần tham gia nỗ lực. Các thiết bị trên Kính viễn vọng Rất lớn ở Chile có thể đo bầu khí quyển của các hành tinh xung quanh các ngôi sao khác – giống như một thiết bị mới có tên Veloce trên Kính thiên văn Anglo Australia tại Đài thiên văn Siding Spring ở Australia.

Và các kính viễn vọng không gian mới, như PLATO của Châu Âu đang được xây dựng, cũng sẽ giúp chúng ta có cái nhìn rõ hơn về bầu khí quyển ngoài hành tinh.

Vì vậy, mặc dù các dấu hiệu của dimethyl sulfide trên K2-18b có thể không liên quan đến sự sống nhưng chúng vẫn là một triển vọng thú vị. Còn rất nhiều điều nữa để khám phá.

Bài viết này được tái bản từ Conversation theo giấy phép Creative Commons. Đọc ban đầu bài viết.

Ảnh: NASA / CSA / ESA / J. Olmsted (STScI) / Khoa học: N. Madhusudhan (Đại học Cambridge)

Dấu thời gian:

Thêm từ Trung tâm cá biệt