Ta có thể xác định được "Trái Đất thứ hai" có khí quyển hay không chỉ trong vòng 2 năm nữa

Điều thú vị (đôi chút đáng buồn) về Proxima b, hành tinh gần nhất với Hệ Mặt Trời có cấu trúc giống Trái Đất, có khả năng có thể duy trì sự sống là chưa ai nhìn thấy nó cả.

Các nhà thiên văn học chắc chắn về sự tồn tại của nó là bởi lẽ sóng hấp dẫn của nó xuất hiện mạng tại Cận Tinh – Proxima Centauri. Nhưng chưa một kính viễn vọng nào, dù trên vũ trụ hay dưới mặt đất, có thể chụp hình Proxima b.

Rất gần nhưng cũng vẫn rất xa, 4,2 năm ánh sáng vẫn là một khoảng cách đáng kể.

Nhưng không cần tới ảnh để trả lời câu hỏi Proxima b, nơi được gọi là hàng xóm của Trái Đất, có một bầu khí quyển không hay nó chỉ là một hòn đá vũ trụ khổng lồ không có không khí như Mặt Trăng của chúng ta?

Hai nhà nghiên cứu tại Harvard tin rằng Kính viễn vọng Vũ trụ James Webb của NASA dự kiến được phóng vào năm 2018 có thể trả lời được câu hỏi ấy, bàng cách đo đạc ánh sáng của hệ sao Cận Tinh.

“Việc quan sát sẽ chỉ mất có một ngày thôi”, theo lời Avi Loeb, nhà vật lý học vũ trụ tại Đại học Harvard nói.

“Với những ánh sáng chúng ta thu về được, chúng ta có thể xác định được nếu như hành tinh này chỉ có đá cứng không thôi. Nếu không, có thể trên đó sẽ có một bầu khí quyển và thậm chí có thể có cả một đại dương, chiếc nôi của mọi sự sống”, ông Loeb và bà Laura Kreidberg, một nhà thiên văn học nghiên cứu về khí quyển của các hành tinh ngoài Hệ Mặt Trời nói.

Proxima b quay quanh Cận Tinh với một khoảng vừa phải (được gọi là vùng Goldilock), sức nóng từ Cận Tinh tỏa ra là vừa đủ cho băng Proxima b tan và tạo nước. Nhưng chính cái sự gần đó lại tạo ra một vài sự khó khăn nhất định.

Nhiều nhà thiên văn học nghĩ rằng với khoảng cách 6.400.000 km (17 lần khoảng cách từ Trái Đất tới Mặt Trăng), chúng sẽ có thể có khả năng bị khóa vị trí giống như Mặt Trăng của chúng ta vậy: một mặt sẽ hướng Về Cận Tinh, mặt còn lại sẽ chìm trong đêm lạnh vĩnh cửu.

Nhà vật lý học vũ trụ Loeb tin rằng việc phát hiện ra bầu khí quyển của hành tinh này sẽ nằm vào việc tập trung phát hiện tia hồng ngoại. Khi một hành tinh đất đá được một ngôi sao “hâm nóng”, chúng sẽ hấp thụ ánh nắng và phản chiếu chúng lại dưới dạng tia hồng ngoại, một loại tia hồng ngoại khác biệt với bản thân Cận Tinh.

May mắn là Kính viễn vọng James Webb được thiết kế đặc biệt để phát hiện tia hồng ngoại. Vì vậy, thay vì kiếm tìm một hành tinh trong hàng ngàn ánh sáng khác nhau trong vũ trụ, ta sẽ tập trung vào bước sóng nhất định của tia hồng ngoại mà thôi.

“Khi mà Proxima b di chuyển quanh Cận Tinh trong khoảng 11,2 ngày, chúng ta sẽ thấy nhiệt độ hay chính xác hơn, là màu sắc nhiệt của hành tinh này sẽ biến thiên theo thời gian”.

Nếu như ta phát hiện được mặt tối của hành tinh này không nguội lạnh, điều đó có nghĩa là có thể có một bầu khí quyển bao bọc lấy Proxima b, chia hơi ấm cho phần tối của nó.

Và nếu không có, thì ta có thể coi Proxima b là một hòn đá lạnh trên vũ trụ bao la.

Nhưng dù kết quả thế nào thì nó cũng vẫn cực kì quan trọng, bởi lẽ Sao lùn đỏ (Proxima Centauri là một trong số đó) là một loại sao cực kì thường thấy trong Dải Ngân hà của chúng ta. Vì thế những trường hợp như Proxima b sẽ rất thường xảy ra.W

Dù nghiên cứu của Loeb và Kreidberg chưa được xét duyệt, nhưng đã có những nhà khoa học hàng đầu cho rằng đây là một nghiên cứu tốt, rất có tiềm năng và có lẽ là giải pháp tốt nhất cho tới thời điểm hiện tại.

Ed Turner, một nhà vật lý học vũ trụ tại Đại học Princeton, người đã cộng tác với rất nhiều đài thiên văn lớn trong đó có cả Kính viễn vọng Hubble, cho rằng nghiên cứu này đã nêu ra được những giả định lý tưởng về Proxima b.

“Chúng ta đã bỏ ra nhiều thập kỷ để nghiên cứu về bầu khí quyển của chính thế giới này, để hiểu rõ hơn về những tác động của việc nóng lên toàn cầu cũng như việc thay đổi khí hậu. Và giờ ta đang tiến tới việc nghiên cứu bầu khí quyển của một thế giới khác”.

“Nhưng ý tưởng cơ bản này trông rất khả quan”, ông bổ sung.

Ông nói rằng trở ngại lớn nhất trong phương pháp của Loeb và Kreidberg là ta chưa biết được độ nghiêng của quỹ đạo Proxima b.

“Nếu chúng ta nhìn từ trên xuống, thì ta sẽ chỉ thấy hai cực Bắc và Nam của Proxima b. Kính viễn vọng sẽ không thể có được một cái nhìn cụ thể và rõ ràng, hay tìm thấy được bằng chứng chứng minh một bầu khí quyển tồn tại. Thông số cụ thể chỉ ra rằng điều này là khó xảy ra, nhưng không phải là không thể”.

Và kể cả khi phương pháp này có hiệu quả, nhà vật lý Turner chú thích thêm rằng ta cũng không biết thêm được nhiều về bầu khí quyển của hành tinh này. Nó có thể ấm áp như Trái Đất này, cũng có thể là một quả cầu nóng cực độ như Sao Kim.

Mark Clampin, một nhà khoa học hành tinh ngoài hệ Mặt Trời tại NASA cũng là một nhà khoa học góp công trong dự án Kính viễn vọng James Webb nói rằng ý tưởng này rất thú vị, nhưng trước hết thì chiếc kính viễn vọng này phải lên được không trung đã.

“Chiếc kính viễn vọng này được thiết kế vào cái giai đoạn mà ta chưa thực hiện những nghiên cứu hay những quan sát tiên tiến như vậy, vì thế hiện tại ta đang đẩy công nghệ tới những giới hạn ‘có thể thực hiện’ được”, nhà nghiên cứ Clampin nói. “Chúng ta phải hiểu được cách nó hoạt động trên vũ trụ. Cho tới khi ta phóng được kính thiên văn này lên vũ trụ, thì chúng ta chưa chắc chắn được cái gì cả”.

Nhưng dù gì, thì Clampin nói rằng họ “sẵn sàng quan sát ngay Proxima b”, hành tinh ấy giờ đã trở thành mục tiêu số một của các nhà nghiên cứu.

Cả Turner và Loeb dầu nói rằng việc căn thời gian sao cho chuẩn cũng là một mối lo, bởi lẽ Kính viễn vọng James Webb đã được dự tính đưa lên vũ trụ từ hồi 2011.

Nếu mà Kính thiên văn James Webb lại tiếp tục bị trì hoãn, ta sẽ phải xoay sang nhờ tới Kính viễn vọng Khổng lồ Châu Âu (năm 2024) hay Kính viễn vọng 30 mét sẽ được đặt tại Mauna Kea. Đợi chờ vẫn cứ kéo dài, khi trong 10 năm tới, chẳng có kính thiên văn lớn nào sẽ được xây dựng.

Nhà nghiên cứu Loeb cũng có thể coi là một “fan cuồng” của Proxima b, hơn cái cách mà chúng ta đều vui mừng với sự phát hiện của Proxima b nhiều.

“Tôi đang cố gắng thuyết phục bạn bè mình đặt mua trước đất đai trên Proxima b”, ông Loeb đùa. “Tương lai, hoặc ta sẽ tự tay tiêu diệt hành tinh này hoặc một thảm họa thiên nhiên sẽ xảy ra. Nếu không thì Mặt Trời sẽ ra tay làm việc đó”.

Với sự giúp đỡ của tỷ phú người Nga, Yuri Milner, Loeb và một số nhà nghiên cứu khác đang tìm cách hoàn thiện dự án Breakthrough Starshot, dự án sử dụng tàu nano để tới được Proxima b trong vòng 20 tới 30 năm nữa.

Tất cả các nhà khoa học, cũng như chúng ta đều mong muốn chứng kiến được những hình ảnh đầu tiên của Proxima b nhưng trước mắt, từng bước một mà tiến, ta phải xem xem hành tinh này có tồn tại một lớp khí quyển không đã.

Mặc dù vậy, một sự đột phá đốt cháy giai đoạn để ta lên được thẳng Proxima b vẫn luôn được chào đón.

Tham khảo ScienceAlert