Bài độc quyền Dịch thuật

Một phương pháp phát hiện oxygen mới trên các ngoại hành tinh

Avatar
Written by El Niño

Các nhà khoa học đã phát triển một phương pháp mới phát hiện oxygen trong khí quyển ở các ngoại hành tinh có thể đẩy nhanh quá trình tìm kiếm sự sống.

Một dấu hiệu khả dĩ của sự sống, hay còn gọi là dấu vết sinh học, là sự hiện diện của oxygen trong bầu khí quyển của ngoại hành tinh. Oxygen được tạo ra bởi sự sống trên Trái đất khi các sinh vật như thực vật, tảo và vi khuẩn lam sử dụng quá trình quang hợp để chuyển đổi ánh sáng mặt trời thành năng lượng hóa học.

UC Riversisde đã hỗ trợ phát triển kỹ thuật mới, sẽ sử dụng Kính viễn vọng Không gian James Webb của NASA để phát hiện tín hiệu mạnh tạo bởi các phân tử oxygen tạo ra khi chúng va chạm nhau. Tín hiệu này có thể giúp các nhà khoa học phân biệt giữa các hành tinh có và không có sự sống.

Vì các ngoại hành tinh – chuyển động quanh những ngôi sao khác chứ không phải Mặt Trời – nằm ở cách chúng ta rất xa, nên các nhà khoa học không thể tìm kiếm dấu hiệu của sự sống bằng cách đến thăm những thế giới xa xôi này. Thay vào đó, họ phải sử dụng một kính viễn vọng tiên tiến như Webb để xem những gì bên trong bầu khí quyển của các ngoại hành tinh.

“Trước khi chúng tôi thực hiện công trình này, oxygen ở những mức độ tương tự như trên Trái đất được cho là không thể phát hiện được bằng kính viễn vọng Webb”, Thomas Fauchez thuộc Trung tâm Bay Không gian Goddard (Goddard Space Flight Center) và tác giả chính của nghiên cứu này cho biết. “Tín hiệu oxygen này được biết đến từ đầu những năm 1980 từ các nghiên cứu khí quyển của Trái Đất nhưng chưa bao giờ được nghiên cứu trong lĩnh vực ngoại hành tinh.”

Nhà nghiên cứu sinh vật học thiên văn của UC Riverside Edward Schwieterman ban đầu đề xuất một cách tương tự để phát hiện nồng độ oxygen cao từ các quá trình vô sinh và là thành viên của nhóm phát triển kỹ thuật này. Công trình của họ đã được công bố trên tạp chí Nature Astronomy ngày hôm nay.

“Oxygen là một trong những phân tử thú vị nhất để dò tìm bởi mối liên hệ của nó với sự sống, nhưng chúng ta không biết liệu sự sống có phải là nguyên nhân duy nhất của oxygen trong khí quyển hay không”, Schwieterman nói. “Kỹ thuật này cho phép chúng ta tìm thấy oxygen trong cả các hành tinh có và không có sự sống.”

Khi các phân tử oxygen va chạm với nhau, chúng sẽ chặn các phân đoạn của phổ ánh sáng hồng ngoại khỏi kính viễn vọng. Bằng cách kiểm tra các kiểu mẫu trong ánh sáng đó, họ có thể xác định thành phần của bầu khí quyển của hành tinh.

Schwieterman đã giúp nhóm NASA tính toán lượng ánh sáng sẽ bị chặn bởi những va chạm oxygen này.

Thú vị là, một số nhà nghiên cứu cho rằng oxygen cũng có thể khiến ngoại hành tinh trông có vẻ như chứa sự sống trong khi thực sự thì không, bởi vì oxygen có thể tích lũy trong bầu khí quyển của một hành tinh mà không có bất kỳ hoạt động sống nào.

Nếu một hành tinh ngoại quá gần ngôi sao chủ của nó hoặc nhận quá nhiều ánh sáng sao, bầu khí quyển trở nên rất ấm và bão hòa với hơi nước từ các đại dương bốc hơi. Lượng nước này sau đó có thể bị phá vỡ bởi bức xạ cực tím mạnh thành hydrogen và oxygen nguyên tử. Hydrogen, một nguyên tử nhẹ, thoát ra ngoài không gian rất dễ dàng, để lại oxygen.

Theo thời gian, quá trình này có thể khiến toàn bộ các đại dương bị mất hết trong khi xây dựng bầu khí quyến oxygen dày đặc, thậm chí hơn thế, có thể được tạo ra bởi sự sống. Vì vậy, lượng oxygen dồi dào trong bầu khí quyển của ngoại hành tinh có thể không nhất thiết đồng nghĩa với sự sống dồi dào mà thay vào đó có thể là chỉ thị về sự thất thoát nước.

Schwieterman cảnh báo rằng các nhà thiên văn học vẫn chưa chắc chắn quá trình này có thể lan rộng như thế nào trên các ngoại hành tinh.

“Điều quan trọng là phải biết liệu và bao nhiêu hành tinh chết tạo ra oxygen trong khí quyển, để chúng ta có thể nhận ra tốt hơn khi một hành tinh còn sống hay không,” ông nói.

Webb sẽ là đài quan sát khoa học vũ trụ hàng đầu thế giới khi nó ra mắt vào năm 2021. Đài này sẽ cho phép các nhà khoa học giải quyết những bí ẩn trong hệ Mặt Trời của chúng ta, tìm kiếm những thế giới xa xôi xung quanh các ngôi sao khác và thăm dò các cấu trúc và nguồn gốc bí ẩn của vũ trụ và vị trí của chúng ta trong đó.


University of California – Riverside

Tài liệu tham khảo: Sensitive probing of exoplanetary oxygen via mid-infrared collisional absorption, Nature Astronomy (2020). DOI: 10.1038/s41550-019-0977-7 , https://nature.com/articles/s41550-019-0977-7


Nguồn: Phys

Dịch bởi Hoàng Hạc

Share

Leave a Comment