Các nhà thiên văn học hiện thường khám phá các hành tinh quay quanh các ngôi sao bên ngoài hệ mặt trời- chúng được gọi là ngoại hành tinh. Nhưng vào mùa hè năm 2022, các nhóm làm việc trên NASA Chuyển qua vệ tinh khảo sát ngoại hành tinh đã tìm thấy một vài hành tinh đặc biệt thú vị quay quanh các vùng có thể sinh sống được của các ngôi sao mẹ của chúng.

Một hành tinh là Lớn hơn 30 phần trăm so với Trái đất và quay quanh ngôi sao của nó trong vòng chưa đầy ba ngày. Khác là Lớn hơn 70 phần trăm so với Trái đất và có thể tổ chức một đại dương sâu. Hai ngoại hành tinh này là siêu Trái đất—Lớn hơn Trái đất nhưng nhỏ hơn những người khổng lồ băng như Sao Thiên Vương và Sao Hải Vương.

Tôi là một giáo sư thiên văn học người nghiên cứu lõi thiên hà, các thiên hà xa xôi, thiên văn họcvà ngoại hành tinh. Tôi theo dõi sát sao việc tìm kiếm các hành tinh có thể có sự sống.

Trái đất vẫn là nơi duy nhất trong vũ trụ mà các nhà khoa học biết là nơi có sự sống. Có vẻ hợp lý khi tập trung tìm kiếm sự sống trên các bản sao Trái đất—hành tinh có đặc tính gần với Trái đất. Nhưng nghiên cứu đã chỉ ra rằng cơ hội tốt nhất mà các nhà thiên văn học có thể tìm thấy sự sống trên một hành tinh khác có thể là trên một siêu Trái đất tương tự như những hành tinh được tìm thấy gần đây.

Phổ biến và dễ tìm

Hầu hết các siêu Trái đất quay quanh các ngôi sao lùn mát mẻ, có khối lượng thấp hơn và sống lâu hơn nhiều so với mặt trời. Có hàng trăm ngôi sao lùn mát mẻ cho mọi ngôi sao như mặt trời, và các nhà khoa học đã tìm thấy siêu Trái đất quay quanh 40% sao lùn mát mẻ họ đã xem xét. Sử dụng con số đó, các nhà thiên văn ước tính rằng có hàng chục tỷ của các siêu Trái đất trong các khu vực có thể sinh sống được, nơi nước lỏng có thể tồn tại chỉ trong Dải Ngân hà. Vì tất cả sự sống trên Trái đất đều sử dụng nước nên nước được cho là rất quan trọng đối với khả năng sinh sống.

Dựa trên các dự báo hiện tại, về một một phần ba của tất cả các ngoại hành tinh là những siêu Trái đất, khiến chúng trở thành loại hành tinh ngoại phổ biến nhất trong Dải Ngân hà. Gần nhất chỉ là cách xa sáu năm ánh sáng từ trái đất. Bạn thậm chí có thể nói rằng hệ mặt trời của chúng ta không bình thường vì nó không có một hành tinh có khối lượng nằm giữa Trái đất và Sao Hải Vương.

Một lý do khác khiến các siêu Trái đất là mục tiêu lý tưởng trong việc tìm kiếm sự sống là chúng dễ dàng hơn nhiều để phát hiện và nghiên cứu hơn các hành tinh có kích thước bằng Trái đất. Có hai phương pháp mà các nhà thiên văn sử dụng để phát hiện các hành tinh ngoài hành tinh. Một người tìm kiếm hiệu ứng hấp dẫn của một hành tinh đối với ngôi sao mẹ của nó và người kia tìm kiếm sự mờ đi trong thời gian ngắn của ánh sáng của một ngôi sao khi hành tinh đó đi qua trước mặt nó. Cả hai phương pháp phát hiện này đều dễ dàng hơn với một hành tinh lớn hơn.

Siêu Trái đất là những siêu Trái đất có thể sống được

Hơn 300 năm trước, nhà triết học người Đức Gottfried Wilhelm Leibniz lập luận rằng Trái đất là “tốt nhất trong tất cả các thế giới có thể. ” Lập luận của Leibniz nhằm giải quyết câu hỏi tại sao cái ác tồn tại, nhưng các nhà thiên văn học hiện đại đã khám phá một câu hỏi tương tự bằng cách hỏi điều gì khiến một hành tinh có thể sống được. Nó chỉ ra rằng Trái đất không phải là tốt nhất trong tất cả các thế giới có thể.

Do hoạt động kiến ​​tạo của Trái đất và sự thay đổi độ sáng của mặt trời, khí hậu đã thay đổi theo thời gian từ nóng như sôi đại dương sang lạnh đóng băng sâu trên toàn hành tinh. Trái đất đã không thể ở được đối với con người và các sinh vật lớn hơn khác trong phần lớn lịch sử 4.5 tỷ năm của nó. Mô phỏng cho thấy sự dài hạn khả năng sinh sống của Trái đất không phải là không thể tránh khỏi, nhưng là một vấn đề tình cờ. Con người thật sự may mắn khi còn sống.

Các nhà nghiên cứu đã đưa ra một danh sách các thuộc tính điều đó làm cho một hành tinh rất có lợi cho sự sống. Các hành tinh lớn hơn có nhiều khả năng hoạt động về mặt địa chất hơn, một đặc điểm mà các nhà khoa học cho rằng sẽ thúc đẩy sự tiến hóa sinh học. Vì vậy, hành tinh dễ sinh sống nhất sẽ có khối lượng gần gấp đôi Trái đất và lớn hơn từ 20 đến 30 phần trăm thể tích. Nó cũng sẽ có các đại dương đủ nông để có ánh sáng kích thích sự sống đến tận đáy biển và nhiệt độ trung bình là 77 độ F (25 độ C). Nó sẽ có bầu khí quyển dày hơn Trái đất, sẽ hoạt động như một tấm chăn cách nhiệt. Cuối cùng, một hành tinh như vậy sẽ quay quanh một ngôi sao già hơn mặt trời để cho sự sống lâu hơn để phát triển, và nó sẽ có một từ trường mạnh bảo vệ chống lại bức xạ vũ trụ. Các nhà khoa học cho rằng những thuộc tính này kết hợp với nhau sẽ tạo nên một hành tinh siêu có thể sinh sống được.

Theo định nghĩa, siêu Trái đất có nhiều thuộc tính của một siêu hành tinh có thể sinh sống được. Đến nay, các nhà thiên văn học đã phát hiện ra hai tá ngoại hành tinh siêu Trái đất nghĩa là, nếu không muốn nói là tốt nhất trong tất cả các thế giới có thể có, về mặt lý thuyết có thể sinh sống được nhiều hơn Trái đất.

Gần đây, có một bổ sung thú vị cho danh mục các hành tinh có thể sinh sống được. Các nhà thiên văn có bắt đầu khám phá các hành tinh ngoài hành tinh đã được đẩy ra khỏi hệ thống sao của họ, và có thể có hàng tỷ người trong số họ chuyển vùng Ngân Hà. Nếu một siêu Trái đất bị đẩy ra khỏi hệ thống sao của nó và có bầu khí quyển dày đặc và bề mặt nhiều nước, nó có thể duy trì sự sống hàng chục tỷ năm, lâu hơn nhiều so với sự sống trên Trái đất có thể tồn tại trước khi mặt trời chết.

Phát hiện sự sống trên siêu Trái đất

Để phát hiện sự sống trên các hành tinh ngoài hành tinh xa xôi, các nhà thiên văn học sẽ tìm kiếm các đặc điểm sinh học, sản phẩm phụ của sinh học có thể phát hiện được trong bầu khí quyển của hành tinh.

NASA Kính viễn vọng Không gian James Webb được thiết kế trước khi các nhà thiên văn phát hiện ra hành tinh ngoài, vì vậy kính thiên văn không được tối ưu hóa cho nghiên cứu ngoại hành tinh. Nhưng nó có thể thực hiện một số công việc khoa học này và được lên kế hoạch để nhắm mục tiêu hai siêu Trái đất có khả năng sinh sống được trong năm đầu tiên hoạt động. Một tập hợp các siêu Trái đất khác với các đại dương khổng lồ được phát hiện trong vài năm qua, cũng như các hành tinh được phát hiện vào mùa hè này, cũng là các mục tiêu hấp dẫn cho James Webb.

Nhưng cơ hội tốt nhất để tìm kiếm các dấu hiệu của sự sống trong bầu khí quyển ngoại hành tinh sẽ đến với thế hệ kính thiên văn khổng lồ đặt trên mặt đất tiếp theo: Kính thiên văn cực lớn 39 mét, Các Kính viễn vọng Ba mươi mét, và Kính viễn vọng Magellan khổng lồ 24.5 mét. Các kính thiên văn này đều đang được xây dựng và bắt đầu thu thập dữ liệu vào cuối thập kỷ này.

Các nhà thiên văn học biết rằng các thành phần cho sự sống đều có ở ngoài kia, nhưng có thể ở được không có nghĩa là có người ở. Cho đến khi các nhà nghiên cứu tìm thấy bằng chứng về sự sống ở nơi khác, có thể sự sống trên Trái đất là một tai nạn độc nhất vô nhị. Trong khi có nhiều lý do tại sao một thế giới có thể sinh sống được sẽ không có dấu hiệu của sự sốngNếu trong những năm tới, các nhà thiên văn học nhìn vào những siêu Trái đất siêu có thể sinh sống này và không tìm thấy gì, nhân loại có thể buộc phải kết luận rằng vũ trụ là một nơi cô đơn.

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

Ảnh: NASA Ames / JPL-CalTech