Mô hình mới giúp nhanh chóng xác định sự sống bên ngoài hệ Mặt Trời

Trước đây, các nhà khoa học gặp nhiều khó khăn trong việc phát hiện hơi nước trong bầu khí quyển – dấu hiệu của sự sống ngoài Trái Đất. Nhưng nhờ một nghiên cứu mới của NASA, điều này có thể thay đổi.

Nghiên cứu mới sử dụng mô hình tính toán các điều kiện trong cả không gian ba chiều, cho phép các nhà khoa học mô phỏng được sự lưu thông khí quyển và những đặc điểm đặc biệt của lưu thông, mà các mô hình không gian một chiều không thể làm được. Kết quả nghiên cứu đã chỉ ra rằng, có nhiều nơi có thể tồn tại sự sống. Con số này nhiều hơn chúng ta tưởng.

Nước là một nhân tố thiết yếu cho cuộc sống. Nếu một hành tinh không có bầu khí quyển ấm áp để duy trì nước ở thể lỏng trong một khoảng thời gian dài (khoảng hàng tỉ năm) thì cuộc sống sẽ không thể xuất hiện và tiến hóa.

Nếu một hành tinh nằm quá xa ngôi sao chủ của nó, nước trên bề mặt sẽ đóng băng; nếu nó nằm quá gần, nước trên bề mặt sẽ bốc hơi và tan biến vào không gian. Những hành tinh được phát hiện có dấu hiệu của nước đều là các hành tinh khí khổng lồ và quay rất gần ngôi sao chủ của nó.

“Chúng ta có thể phát hiện dấu hiệu của nước trên bầu khí quyển của ngôi sao chủ, nhưng việc phát hiện chữ ký phân tử (bao gồm H2O) trên các hành tinh ôn đới cực kỳ khó khăn. Bởi vì bán kính hành tinh và chiều cao của nó đều rất nhỏ”, nhóm nghiên cứu cho biết.

Để tính toán sự có mặt của nước trên các hành tinh bên ngoài hệ Mặt Trời, các nghiên cứu trước đây buộc phải phụ thuộc vào các mô hình một chiều. Do hơi nước trong tầng bình lưu sẽ bị tách thành hydro và oxy do tiếp xúc với tia cực tím, nên bằng cách đo tỉ lệ hydro bị mất đi, các nhà khoa học sẽ ước tính được lượng nước vẫn còn tồn tại trên bề mặt.

Công cuộc tìm kiếm ngoại hành tinh. (Ảnh:cfa.harvard.edu)

Tuy nhiên, chuyên gia YukaFujii hiện đang làm việc tại Viện Nghiên cứu Vũ trụ Goddard, NASA, Trưởng nhóm nghiên cứu,giải thích: "Mô hình này được xây dựng từ những giả định không chắc chắn: như quá trình vận chuyển nhiệt và hơi nước trên toàn hành tinh, cũng như ảnh hưởng của mây".

Để khắc phục những nhược điểm đó, nhóm nghiên cứu sử dụng mô hình lưu thông chung ba chiều (GCMs). Mô hình có sự kết hợp giữa sự lưu thông trên bầu khí quyển và sự phức tạp của khí hậu.

Đầu tiên, nhóm nghiên cứu thử nghiệm với một hành tinh có bầu khí quyển giống Trái Đất và được bao phủ hoàn toàn bởi các đại dương. Điều này cho phép nhóm nhận thấy rõ khoảng cách của các ngôi sao ảnh hưởng đến các điều kiện trên bề mặt hành tinh.

Các nhà khoa học cho biết: khoảng cách và bức xạ của ngôi sao ảnh hưởng đến lượng hơi nước trong tầng bình lưu. Nhà nghiên cứu Fujiii nói: “Chúng tôi phát hiện ra quy trình mới kiểm soát sự sống của các hành tinh ngoài Trái Đất. Từ đây, chúng ta sẽ tìm ra nhiều ứng cử viên tiềm năng để con người có thể sinh sống trong tương lai”.

Sắp tới, nhóm nghiên cứu dự định sẽ đánh giá sự biến động của các đặc tính trên hành tinh - chẳng hạn như trọng lực, kích thước, thành phần khí quyển, và áp lực bề mặt. Những yếu tố này có thể ảnh hưởng đến vòng tuần hoàn và khả năng lưu thông của nước.

Mô hình ba chiều cũng cho phép các nhà thiên văn xác định được những hành tinh có thể sinh sống ở khoảng cách xa hơn, với độ chính xác cao hơn.

“Chỉ cần biết được nhiệt độ của ngôi sao, chúng ta có thể dự đoán về dấu hiệu của nước ở những hành tinh xa xôi. Công nghệ sẽ đẩy giới hạn đi xa hơn nữa: một lượng hơi nước dù nhỏ nhoi ở đâu đó cũng không thể thoát khỏi sự quan sát của chúng ta”, nhà nghiên cứu Anthony Del Genio hào hứng nói.

Nghiên cứu mới cũng đem lại nhiều lợi ích cho những người săn tìm các hành tinh bên ngoài hệ Mặt Trời, họ hy vọng tìm được hành tinh có thể sinh sống quanh những ngôi sao loại M (chủ yếu là các sao lùn đỏ). Các ngôi sao loại M có khối lượng thấp, siêu mát, và phổ biến nhất trong vũ trụ (chiếm khoảng 75% trong tất cả các loại sao ở Dải Ngân hà).

Trước đây, đã có nhiều ý kiến nghi ngờ về khả năng cư trú của những ngôi sao loại M. Một số nhà thiên văn cho rằng, các sao lùn đỏ đang trải qua nhiều quá trình bùng cháy và nó có thể khiến các hành tinh tách ra khỏi bầu khí quyển của nó. Chúng bao gồm 7 hành tinh thuộc hệ TRAPPIST-1 (3 trong số đó là khu vực có thể sinh sống được) và hành tinh ngoài hệ Mặt Trời gần nhất - Proxima b.

Nghiên cứu với mô hình ba chiều mới đã đập tan luận điệu trên, vì các kết quả đã chỉ ra có dấu hiệu của sự sống trên các hành tinh này.