Cuộc sống trên một Siêu Trái đất lang thang sẽ rất khó khăn, nhưng các sinh vật, chẳng hạn như trên hành tinh của chúng ta, đã chứng minh là chúng có thể phát triển ngay cả trong những điều kiện rất khắc nghiệt. Theo một nghiên cứu mới đây, một nhóm hành tinh đặc biệt có thể có khả năng tồn tại sự sống lên đến hàng chục tỷ năm.
Siêu Trái đất, là những hành tinh đá có khối lượng lớn hơn Trái đất nhưng nhỏ hơn những hành tinh băng khổng lồ như sao Hải Vương, có rất nhiều trong các hệ sao thuộc Dải Ngân hà. Thực ra, hệ Mặt trời của chúng ta có thể hơi khác thường khi thiếu loại thế giới này.
Giờ đây, các nhà khoa học dẫn đầu bởi Marit Mol Lous, một nghiên cứu sinh nghiên cứu về các ngoại hành tinh tại Đại học Zürich, đã trình bày bằng chứng mới cho thấy cái gọi là "Siêu Trái đất lạnh" quay quanh các ngôi sao của chúng ở khoảng cách gấp đôi giữa Trái đất và Mặt trời, "có thể duy trì ổn định các điều kiện nhiệt độ bề mặt" lên đến 8 tỷ năm. Khoảng thời gian này "gợi ý rằng khái niệm về khả năng có thể ở được trên các hành tinh này nên được xem xét lại và hoàn thiện hơn".
Ngoài ra, Mol Lous và các đồng nghiệp của cô phát hiện ra rằng một số Siêu Trái đất bị đẩy ra khỏi hệ thống sao của chúng do nhiễu động trọng trường hoặc các cơ chế khác, có khả năng duy trì môi trường sống ở nước lỏng lên tới 84 tỷ năm. Nguyên nhân là vì những thế giới lang thang này sẽ không bị ảnh hưởng bởi cái chết của bất kỳ ngôi sao chủ nào.
Mol Lous nói trong một email: “Ở đây chúng tôi tranh luận rằng nên xem xét rằng các hành tinh có thể ở được có thể rất khác so với Trái đất và chúng ta nên giữ tư tưởng cởi mở khi điều tra các hành tinh có khả năng sinh sống như vậy. Tất nhiên, điều quan trọng là phải thận trọng và không vội kết luận khi xem xét những môi trường sống 'kỳ lạ' mà chúng ta biết rất ít này, và rất nhiều điều có thể dẫn tới sự suy đoán”.
Nghiên cứu mới được xây dựng dựa trên các mô hình lý thuyết về những thế giới lang thang này, chứ không phải là những quan sát thực tế, bởi vì thật khó để phát hiện ra những Siêu Trái đất lạnh giá này bằng các kính viễn vọng hiện tại. Hầu hết các ngoại hành tinh được phát hiện khi chúng đi qua phía trước ngôi sao chủ so với góc nhìn của chúng ta trên Trái đất, khiến cho ánh sáng của ngôi sao bị mờ đi. Tất cả các Siêu Trái đất đã biết đều có quỹ đạo tương đối ngắn để tạo ra các vết mờ thường xuyên về độ sáng của các ngôi sao mà các kính thiên văn xác định chúng một cách dễ dàng.
Tuy nhiên, các nhà khoa học đã nghi ngờ trong nhiều năm rằng Siêu Trái đất ở những quỹ đạo xa hơn có thể là mục tiêu hấp dẫn trong việc tìm kiếm sự sống ngoài hành tinh. Các mô hình gợi ý rằng những hành tinh này có thể giữ lại bầu khí quyển nguyên thủy của chúng, vốn chủ yếu là khí hydro và heli, trong hàng tỷ năm. Những bầu khí quyển này khác với những khí quyển xung quanh một số hành tinh đá trong hệ Mặt trời của chúng ta, bao gồm cả Trái đất, với khí quyển đã tiến hóa với các hợp chất phức tạp hơn, chẳng hạn như khí oxy, carbon dioxide và nitơ.
Mol Lous cho biết: “Giả thuyết về việc có thể có nước lỏng trên một hành tinh có bầu khí quyển nguyên thủy đã có từ hơn 20 năm trước. Chúng tôi muốn nghiên cứu sâu hơn khía cạnh tiến hóa, nói cách khác, chúng tôi đã tính toán thời gian tồn tại của nước lỏng và điều gì cần thiết để một hành tinh có nước lỏng tồn tại lâu nhất có thể”.
Nước lỏng là thành phần kỳ diệu cho sự sống như chúng ta biết trên Trái đất, đó là lý do tại sao các nhà khoa học ưu tiên sử dụng nó để tìm kiếm sự sống ngoài hành tinh trong vũ trụ. Để nghiên cứu sâu hơn về khả năng có thể ở được của các Siêu Trái đất lạnh giá với bầu khí quyển nguyên thủy, Mol Lous và các đồng nghiệp của cô đã thực hiện hơn 1.000 mô phỏng với các hành tinh có khối lượng, khí quyển và khoảng cách quỹ đạo khác nhau.
Nhóm nghiên cứu đã phát hiện ra rằng các hành tinh có khối lượng từ một đến mười lần khối lượng Trái đất, với bầu khí quyển dày hơn Trái đất từ 100 đến 1.000 lần, có thể có sự sống. Các thế giới quay quanh quỹ đạo quá gần với sao chủ được cho là sẽ mất đi bầu khí quyển nguyên thủy do ánh sáng từ các ngôi sao, nhưng các hành tinh nằm ở khoảng cách xa hơn quỹ đạo của sao Hỏa với Mặt trời có thể vẫn có giữ được lớp vỏ hydro và heli này. Ở khoảng cách an toàn này, bầu khí quyển này có thể hoạt động như khí nhà kính bằng cách hấp thụ bức xạ hồng ngoại, cung cấp nguồn nhiệt có thể nuôi dưỡng sự sống trong các đại dương nước lỏng.
Theo báo cáo của nghiên cứu, lớp hành tinh này có thể cung cấp các điều kiện sinh sống trong 5 đến 8 tỷ năm, nhưng cuối cùng sẽ trở nên không phù hợp khi các ngôi sao chết. Các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng, theo các mô hình, những hành tinh lang thang có khối lượng gấp 10 lần Trái đất, với bầu khí quyển bằng khoảng 1% khối lượng Trái đất, có thể tồn tại trong 84 tỷ năm.
Bất kỳ sự sống ngoài hành tinh nào trên những thế giới này sẽ phải vật lộn với những điều kiện rất khác so với Trái đất, bao gồm áp suất bề mặt khổng lồ và thiếu ánh sáng trực tiếp từ những ngôi sao do khí quyển dày. Tuy nhiên, nhóm nghiên cứu lưu ý rằng các dạng sống khắc nghiệt trên Trái đất có thể đối phó với áp suất cao trong các rãnh đại dương sâu, trong khi một số sinh vật dựa vào các nguồn năng lượng hóa học thay vì thu thập nhiên liệu từ Mặt trời.
Ý nghĩa của nghiên cứu là rất thú vị, nhưng Mol Lous và các đồng nghiệp của cô lưu ý rằng sẽ cần nhiều nghiên cứu hơn, và hy vọng là các quan sát trực tiếp sẽ hỗ trợ những phát hiện ban đầu này.
Nghiên cứu được công bố trên tạp chí Nature Astronomy.
Văn Thiện
