Với nhiệt độ bề mặt vượt quá 1.800 độ C, hành tinh này có một mặt luôn bị nung nóng bởi ngôi sao chủ, trong khi nửa còn lại chìm trong bóng tối vĩnh viễn. Đáng chú ý, những quan sát mới từ kính viễn vọng không gian James Webb (JWST) cho thấy thế giới dung nham này có thể vẫn duy trì được một bầu khí quyển, bất chấp môi trường khắc nghiệt.
Được đặt tên là TOI-561 b, hành tinh ngoài Hệ Mặt Trời này giống như một địa ngục thực sự giữa vũ trụ. TOI-561 b quay một vòng quanh ngôi sao chủ chỉ mất khoảng 11 giờ. Tuy nhiên, nhiệt độ khủng khiếp trên bề mặt TOI-561 b đủ sức phá hủy hầu hết vật chất quen thuộc.
Phát hiện mới không chỉ giúp các nhà khoa học hiểu rõ hơn về những hành tinh đá cực nóng mà còn đặt ra câu hỏi lớn: Làm thế nào một thế giới có nhiệt độ lên tới hàng nghìn độ C vẫn có thể giữ được bầu khí quyển trong hàng tỷ năm?
TOI-561 b: Thế giới dung nham có nhiệt độ vượt 1.800 độ C
TOI-561 b là một hành tinh đá thuộc nhóm siêu Trái Đất, nằm cách hành tinh chúng ta khoảng 280 năm ánh sáng. Thiên thể này được phát hiện vào năm 2020 bởi TESS, vệ tinh săn tìm hành tinh ngoài Hệ Mặt Trời của NASA.
Điều khiến TOI-561 b trở nên đặc biệt là khoảng cách cực gần với ngôi sao chủ TOI-561. Hành tinh này hoàn thành một vòng quỹ đạo chỉ trong khoảng 11 giờ, nhanh hơn rất nhiều so với chu kỳ 365 ngày của Trái Đất quanh Mặt Trời.
Do nằm quá gần ngôi sao chủ, TOI-561 b phải hứng chịu lượng bức xạ khổng lồ. Nhiệt độ trên bề mặt hành tinh có thể vượt quá 1.800 độ C. Đây là mức nhiệt đủ để khiến nhiều loại đá và khoáng chất nóng chảy hoặc bốc hơi.
Với điều kiện khắc nghiệt như vậy, giới thiên văn học từng cho rằng TOI-561 b gần như không thể duy trì bầu khí quyển. Nhiệt độ quá cao cùng bức xạ mạnh từ ngôi sao chủ được cho là sẽ khiến các chất khí khó có thể tồn tại lâu dài quanh hành tinh.
Tuy nhiên, những quan sát mới bằng kính viễn vọng James Webb đã đưa đến một kết quả hoàn toàn khác.
Sau 37 giờ quan sát, bao phủ gần bốn vòng quỹ đạo của TOI-561 b, các nhà khoa học phát hiện hành tinh này có thể được bao phủ bởi một lớp mây khoáng chất silicat đã hóa hơi. Đây là nhóm hợp chất có mặt phổ biến trong tự nhiên, cũng là thành phần cấu tạo nên nhiều loại khoáng vật quen thuộc như thạch anh và cát.
Phát hiện này cho thấy TOI-561 b có khả năng sở hữu một bầu khí quyển, đồng thời được bao phủ bởi những đám mây khoáng chất có khả năng phản xạ ánh sáng mạnh.
Lisa Dang, thành viên nhóm nghiên cứu tại Đại học Waterloo, cho biết nhóm đã đo lường sự thay đổi về độ sáng và lượng nhiệt phát ra từ hành tinh trong suốt quá trình chuyển động trên quỹ đạo.
Thông qua kỹ thuật được gọi là đường cong pha, các nhà khoa học nhận thấy TOI-561 b phản xạ một lượng ánh sáng đáng kể từ ngôi sao chủ. Đồng thời, nhiệt lượng cũng được phân phối lại giữa các khu vực trên hành tinh, thay vì chỉ tập trung ở mặt luôn hướng về phía ngôi sao.
Hai dấu hiệu này là bằng chứng quan trọng cho thấy hành tinh có thể đang sở hữu bầu khí quyển.
Một nửa hành tinh luôn chìm trong bóng tối, nửa còn lại bị nung nóng
Khoảng cách quá gần với ngôi sao chủ còn khiến TOI-561 b rơi vào trạng thái khóa thủy triều. Điều này có nghĩa hành tinh không tự quay theo cách giống Trái Đất mà luôn giữ một mặt hướng về phía ngôi sao chủ.
Hệ quả là TOI-561 b có hai bán cầu với điều kiện môi trường hoàn toàn khác biệt. Một bên luôn được chiếu sáng và phải chịu nhiệt độ cực cao, trong khi bên còn lại vĩnh viễn không nhận được ánh sáng trực tiếp từ ngôi sao.
Các nhà khoa học gọi chúng là bán cầu ngày và bán cầu đêm. Sự chênh lệch nhiệt độ giữa hai khu vực có thể rất lớn, tạo nên một trong những môi trường khắc nghiệt nhất từng được nghiên cứu trên các hành tinh đá.
Trong quá trình quan sát, nhóm nghiên cứu nhận thấy bề mặt bán cầu ngày của TOI-561 b mát hơn đáng kể so với dự đoán ban đầu. Điều này đặt ra một câu hỏi: Nhiệt lượng đáng lẽ phải tích tụ trên bề mặt đang được chuyển đi đâu?
Các nhà khoa học đưa ra hai giả thuyết. Một là nhiệt lượng được vận chuyển từ bán cầu ngày sang bán cầu đêm thông qua quá trình lưu thông trong khí quyển. Hai là một phần đáng kể năng lượng từ ngôi sao chủ bị phản xạ trở lại không gian trước khi hành tinh kịp hấp thụ.
Nhờ quan sát gần như toàn bộ quỹ đạo bằng James Webb, nhóm nghiên cứu lần đầu tiên có thể khảo sát bán cầu đêm của TOI-561 b một cách đầy đủ hơn.
Kết quả cho thấy khu vực này không đủ ấm để giải thích toàn bộ lượng nhiệt bị thiếu hụt ở bán cầu ngày. Điều đó đồng nghĩa với việc giả thuyết về khả năng phản xạ ánh sáng mạnh của hành tinh ngày càng có cơ sở.
Theo tính toán của nhóm nghiên cứu, TOI-561 b có thể phản xạ khoảng 75% lượng ánh sáng từ ngôi sao chủ chiếu tới. Tỷ lệ này tương đương với sao Kim, hành tinh có khả năng phản xạ ánh sáng mạnh nhất trong Hệ Mặt Trời.
Để so sánh, Trái Đất chỉ phản xạ khoảng 30% lượng ánh sáng Mặt Trời chiếu tới.
Lời giải về bầu khí quyển của hành tinh địa ngục
Theo nhóm nghiên cứu, nguyên nhân khiến TOI-561 b có khả năng phản xạ ánh sáng đặc biệt cao là những đám mây chứa khoáng chất silicat hình thành ở bán cầu ngày.
Các đám mây này có thể chứa những hợp chất như silicon dioxide và magie silicat. Khi nhiệt độ bề mặt tăng lên mức cực đoan, các khoáng chất bị hóa hơi, sau đó có thể ngưng tụ thành những đám mây phản xạ ánh sáng.
Chúng hoạt động giống như một lớp kem chống nắng tự nhiên, ngăn một phần đáng kể năng lượng từ ngôi sao chủ bị hành tinh hấp thụ. Nhờ đó, bề mặt TOI-561 b có thể mát hơn so với dự đoán nếu chỉ tính đến lượng bức xạ mà nó tiếp nhận.
Đáng chú ý, lớp mây khoáng chất này còn có thể đóng vai trò quan trọng trong việc giúp hành tinh duy trì bầu khí quyển. Dù môi trường cực nóng khiến các chất khí dễ bị thất thoát, những đặc điểm phản xạ và tuần hoàn nhiệt có thể góp phần tạo nên trạng thái cân bằng nhất định.
Tuy nhiên, thành phần thực sự của bầu khí quyển TOI-561 b vẫn chưa được xác định.
Một khả năng là hành tinh sở hữu lớp sương mù carbon dioxide dày đặc, tương tự bầu khí quyển của sao Kim. Khả năng khác là nó được bao phủ bởi một lớp khí sulfur dioxide, tương tự môi trường trên Io, mặt trăng có hoạt động núi lửa mạnh nhất trong Hệ Mặt Trời, quay quanh sao Mộc.
Nếu giả thuyết thứ hai chính xác, hoạt động núi lửa có thể liên tục bổ sung khí vào bầu khí quyển TOI-561 b, giúp hành tinh duy trì lớp khí bao quanh bất chấp nhiệt độ và bức xạ khắc nghiệt.
Theo Lisa Dang, câu hỏi lớn tiếp theo mà nhóm nghiên cứu muốn giải đáp là bầu khí quyển TOI-561 b giống sao Kim hay là một phiên bản cực đoan hơn của Io.
Nhóm dự kiến tiếp tục sử dụng kính viễn vọng James Webb để quan sát hành tinh ở những bước sóng dài hơn. Các dữ liệu mới có thể giúp xác định thành phần hóa học của bầu khí quyển, đồng thời làm sáng tỏ cơ chế giúp hành tinh giữ được lớp khí bao quanh trong hàng tỷ năm.
Đây là vấn đề đặc biệt quan trọng bởi TOI-561 b đang thách thức những hiểu biết trước đây về khả năng tồn tại của bầu khí quyển trên các hành tinh đá có nhiệt độ cực cao.
Nếu một thế giới liên tục bị nung nóng bởi ngôi sao chủ vẫn có thể duy trì bầu khí quyển trong thời gian dài, điều đó sẽ mở rộng đáng kể hiểu biết của giới khoa học về sự tiến hóa của các hành tinh ngoài Hệ Mặt Trời.
Phát hiện cũng cho thấy những hành tinh tưởng chừng không thể tồn tại sự sống hay duy trì môi trường ổn định vẫn có thể ẩn chứa những cơ chế vật lý và hóa học rất phức tạp.
(Theo Space, SciTechDaily)
NASA quyết khám phá lòng đất Mặt Trăng: Bí mật hàng tỷ năm được hé lộ?NASA vừa lựa chọn một dự án nghiên cứu nhằm tìm kiếm hang động ẩn sâu bên dưới bề mặt Mặt Trăng, nơi có thể lưu giữ những bằng chứng quan trọng về hoạt động núi lửa hàng tỷ năm trước.
.svg){kind=icon}
