Phát hiện ra hành tinh ngoài hệ Mặt trời có hoạt động núi lửa giống Trái đất

LP 791-18 D - một ngoại hành tinh (hành tinh bên ngoài hệ Mặt trời), có kích thước gần bằng Trái đất, cùng tồn tại trong thiên hà của chúng ta và quay quanh một ngôi sao mờ, đang đưa ra bằng chứng thuyết phục về hoạt động núi lửa bên ngoài hệ Mặt trời.

Việc phát hiện ra hành tinh này được thực hiện bằng cách sử dụng vệ tinh khảo sát ngoại hành tinh chuyển tiếp (TESS) của NASA, kính viễn vọng không gian Spitzer (hiện đã ngừng hoạt động) và các đài quan sát trên mặt đất.

Một ngoại hành tinh giống mặt trăng Io của sao Mộc

Các nhà khoa học đã suy luận rằng hành tinh đá này có khả năng được bao phủ bởi núi lửa, giống như mặt trăng Io của sao Mộc, được biết đến với hoạt động núi lửa mạnh nhất hệ Mặt trời. Mặc dù chưa thể quan sát trực tiếp hoạt động núi lửa của hành tinh mới được phát hiện, nhưng các nhà nghiên cứu tin rằng tương tác hấp dẫn với một hành tinh lân cận lớn hơn khiến nó trải qua hoạt động núi lửa bề mặt do nhiệt thủy triều.

Quỹ đạo của hành tinh được xác định ở giữa quỹ đạo hai hành tinh khác trong hệ thống. Hành tinh phía trong lớn hơn Trái đất khoảng 0,2 lần, trong khi hành tinh phía ngoài (LP 791-18 C) lớn hơn khoảng 2,5 lần.

Nhóm nghiên cứu giải thích rằng trong mỗi quỹ đạo, các hành tinh D và C đi qua rất gần nhau. Mỗi lần đi ngang qua hành tinh khối lượng lớn hơn, C tạo ra một lực hấp dẫn lên hành tinh D, làm cho quỹ đạo của nó có dạng hình elip. Trên đường elip này, hành tinh D bị biến dạng một chút khi quay quanh ngôi sao. Những biến dạng có thể tạo ra ma sát bên trong hành tinh D đủ để làm nóng đáng kể bên trong nó và tạo ra hoạt động núi lửa trên bề mặt. Điều này tương tự như cách sao Mộc và một số mặt trăng khác ảnh hưởng đến vệ tinh Io (xem thêm bài Con người chuẩn bị ngắm rõ dung nhan mặt trăng nhiều núi lửa nhất hệ Mặt trời tại đây).

Giáo sư thiên văn học Ian Crossfield của Đại học Kansas, một trong những tác giả của nghiên cứu được công bố trên tạp chí Nature, giải thích: “Vẫn chưa có bất kỳ bằng chứng quan sát trực tiếp nào về núi lửa ngoại hành tinh, nhưng hành tinh này là một ứng cử viên đặc biệt có khả năng”.

Nếu hành tinh này có hoạt động địa chất như suy đoán của nhóm nghiên cứu, thì nó có thể duy trì một bầu khí quyển. Với bầu khí quyển, nhiệt độ ở phía nửa đêm của hành tinh có thể cho phép nước ngưng tụ trên bề mặt.

Đáng chú ý nơi biên giới ngày đêm

Hành tinh độc đáo này không quay, hay chính xác là bị khóa thủy triều với sao mẹ, với một mặt vĩnh viễn là ánh sáng ban ngày và mặt kia chìm trong bóng tối. Đồng tác giả nghiên cứu Bjorn Benneke, người đứng đầu nhóm thiên văn học tại Đại học Montreal cho biết: “Ở phía ban ngày, trời quá nóng đối với nước ở dạng lỏng, vì vậy có khả năng rất khô và nóng - có thể là sa mạc. Về phía ban đêm, có thể có một sông băng lớn”.

Tuy nhiên, khu vực đáng chú ý nhất là gần điểm ranh giới, nơi ngày và đêm gặp nhau. Ở đây, sông băng ban đêm tan chảy có khả năng tạo thành bề mặt nước lỏng. Benneke cho biết thêm có khả năng tình trạng núi lửa ​​sẽ xảy ra trên khắp hành tinh, ngay cả dưới lớp băng vào ban đêm.

Nằm cách hệ Mặt trời khoảng 86 năm ánh sáng, hành tinh này lớn hơn Trái đất một chút và quay quanh một ngôi sao lùn đỏ. Ngôi sao lùn này nhỏ hơn và mát hơn đáng kể so với mặt trời của chúng ta và hành tinh này hoàn thành quỹ đạo hình elip quanh sao mẹ chỉ trong 2,8 ngày. Nhiệt độ bề mặt của hành tinh dường như ấm hơn một chút so với Trái đất và nó nằm trong vùng có thể ở được, còn được gọi là vùng Goldilocks, nơi các điều kiện có thể phù hợp với nước ở dạng lỏng và có khả năng tồn tại sự sống.

Stephen Kane, nhà vật lý thiên văn hành tinh của Đại học California, Riverside cho biết: “Tôi tưởng tượng ra một bề mặt gồ ghề, non trẻ của hành tinh sau hàng triệu năm hoạt động liên tục của núi lửa. Vì hiệu ứng hấp dẫn không quan tâm đến ngày và đêm, nên tôi cũng ngờ rằng hoạt động núi lửa trải đều trên bề mặt hành tinh”.

Kane nói thêm rằng hành tinh vẫn đang giải phóng khí từ bên trong nó, cho thấy sự hiện diện của bầu khí quyển. Tuy nhiên, do môi trường khắc nghiệt của nó, hành tinh này khó có thể ở được, mặc dù không thể loại trừ khả năng có dạng sống thích nghi với những điều kiện như vậy.

Một câu hỏi lớn trong sinh vật học vũ trụ, lĩnh vực nghiên cứu rộng rãi về nguồn gốc sự sống trên Trái đất và cả vũ trụ, là liệu hoạt động kiến tạo hoặc núi lửa có cần thiết cho sự sống hay không. Đồng tác giả Jessie Christiansen, nhà khoa học nghiên cứu tại Viện Khoa học ngoại hành tinh của NASA cho biết: “Ngoài khả năng cung cấp bầu không khí, các quá trình này có thể khuấy động các vật liệu mà nếu không có gì tác động thì chúng sẽ chìm xuống và bị mắc kẹt trong lớp vỏ, gồm cả những thứ mà chúng ta cho là quan trọng đối với sự sống, ví dụ như carbon”.

Tuy nhiên, vẫn còn nhiều điều cần tìm hiểu về hoạt động núi lửa và thời gian của các quá trình thoát khí trên hành tinh. Kane nhấn mạnh rằng sao Kim, hành tinh chị em của Trái đất, chỉ mới được xác nhận là có hoạt động núi lửa gần đây nhờ việc thăm dò và khám phá các thiên thể lân cận của chúng ta được tăng cường.