Tương lai nhân loại - Michio Kaku (Phần 23)

NHỮNG HÀNH TINH CÓ KÍCH THƯỚC CỠ TRÁI ĐẤT

Những hành tinh giống trái đất thì nhỏ, và do đó chúng chỉ gây ra hiệu ứng mờ nhạt hoặc biến dạng rất nhỏ đối với ánh sáng từ mặt trời của mẹ của chúng. Nhưng với tàu vũ trụ Kepler và những chiếc kính viễn vọng khổng lồ, các nhà thiên văn học đã bắt đầu xác định vị trí của "những siêu Trái đất", là hành tinh giống như Trái đất, có đặc tính đá và có khả năng duy trì sự sống như chúng ta biết nhưng lớn hơn hành tinh của chúng ta 50% đến 100%. Chúng ta chưa thể tính đến nguồn gốc hình thành của chúng, nhưng trong năm 2016 và 2017, một loạt các khám phá đầy kích thích, tràn ngập ở đầu các trang tin về chúng đã được thực hiện.

Proxima Centauri là ngôi sao gần nhất sau mặt trời của chúng ta với Trái Đất. Nó thực sự là một phần của [một hệ sao ba sao] và Proxima quay quanh một cặp sao lớn hơn được gọi là Alpha Centauri A và B, cặp sao này thì quay quanh nhau. Các nhà thiên văn lúc quan sát đã choáng váng khi đi qua một hành tinh chỉ lớn hơn Trái Đất 30% di chuyển quanh Proxima Centauri. Họ đặt tên cho hành tinh đó là Proxima Centauri b.

Rory Barnes, nhà thiên văn tại Đại học Washington ở Seattle, cho biết: “Đây là một sự thay đổi trong khoa học hành tinh ngoại. Thực tế, nó gần như có nghĩa là chúng ta có cơ hội để theo dõi nó tốt hơn cả so với bất kỳ hành tinh khác được phát hiện cho đến nay." Hàng loạt kính viễn vọng khổng lồ tiếp theo đang được phát triển, như là Kính viễn vọng Không gian James Webb, có thể có khả năng chụp được bức ảnh đầu tiên của hành tinh này. Như Giáo sư Seager đã nói, "Điều này quá đỗi phi thường. Ai có thể nghĩ rằng sau nhiều năm tìm kiếm và nghiên cứu về những hành tinh thì có một hành tinh hàng xóm gần nhất với chúng ta?"

Ngôi sao mẹ của [Proxima Centauri b] là một sao lùn đỏ mờ chỉ nặng cỡ 12% mặt trời của chúng ta, vì vậy hành tinh này phải tương đối gần ngôi sao để ở bên trong khu vực sinh sống của nó, nơi nó có thể hỗ trợ với nước lỏng và thậm chí cả đại dương. Bán kính của quỹ đạo của hành tinh này chỉ bằng 5% bán kính quỹ đạo của trái đất quanh mặt trời. Nó cũng xoay quanh ngôi sao mẹ của nó nhanh hơn nhiều, tạo ra một vòng quanh trục hoàn chỉnh sau mỗi 11,2 ngày. Có suy đoán dữ dội về việc liệu [Proxima Centauri b] có điều kiện tương thích với cuộc sống như chúng ta biết không. Một mối lo ngại lớn là hành tinh này có thể bị các cơn gió mặt trời bắn phá, có thể mạnh gấp hai nghìn lần so với những cơn đang bắn vào Trái đất. Để bảo vệ bản thân khỏi những vụ tàn phá này, Proxima Centauri b sẽ có thể phải có từ trường rất mạnh. Hiện tại, chúng ta không có đủ thông tin để xác định xem đây có phải là trường hợp không.

Nó cũng đã được gợi ý rằng Proxima Centauri b có thể bị khóa kín kiểu lực thủy triều, vì vậy, cũng giống như Mặt trăng của chúng ta, một bên luôn đối mặt với ngôi sao. Phía đó sẽ nóng liên tục, trong khi phía bên kia sẽ lạnh vĩnh viễn. Đại dương nước lỏng sau đó có thể xảy ra chỉ ở dải hẹp giữa hai bán cầu, nơi nhiệt độ vừa phải. Tuy nhiên, nếu hành tinh có một bầu không khí đủ dày đặc, gió có thể cân bằng nhiệt độ sao cho các đại dương lỏng có thể tồn tại tự do trên bề mặt của nó.

Bước tiếp theo là xác định thành phần của khí quyển và liệu nó có chứa nước hoặc oxy hay không. Proxima Centauri b được phát hiện bằng phương pháp Doppler, nhưng thành phần hoá học của khí quyển của nó được tiếp cận tốt nhất với phương pháp chuyển tuyến – transit method. Khi một hành tinh ngoại lai đi thẳng ra trước mặt ngôi sao mẹ, một luồng ánh sáng nhỏ đi qua bầu khí quyển của nó. Các phân tử của một số chất trong khí quyển sẽ hấp thụ các bước sóng ánh sáng đặc biệt phát ra từ ngôi sao, cho phép các nhà khoa học xác định bản chất của các phân tử đó. Tuy nhiên, để làm việc này, sự nhắm hay định hướng của đường đi của hành tinh ngoại kia phải là vừa đúng, và chỉ có 1,5% cơ hội cho quỹ đạo của Proxima Centauri b được căn chỉnh chính xác.

Nó sẽ là một cuộc đảo chính đáng kinh ngạc cho việc tìm ra các phân tử hơi nước trên một hành tinh giống Trái đất ngoài hệ mặt trời. Giáo sư Seager giải thích rằng "nếu bạn có một hành tinh cỡ nhỏ có thuộc tính đất đá, bạn chỉ có thể có được hơi nước nếu hành tính đó có nước dạng lỏng trên bề mặt của nó. Vì vậy, nếu chúng ta tìm hơi nước trên một hành tinh đá, chúng ta có thể suy luận rằng nó cũng có đại dương lỏng.

BẢY HÀNH TINH CÓ KÍCH THƯỚC BẰNG TRÁI ĐẤT QUAY XUNG QUANH MỘT NGÔI SAO.

Một phát hiện chưa từng có khác diễn ra vào năm 2017. Các nhà thiên văn học đã xác định vị trí một hệ mặt trời vi phạm tất cả các lý thuyết về sự hiểu biết trong nghiên cứu tiến hóa của hành tinh. Nó chứa bảy hành tinh có kích thước Trái đất quay quanh một ngôi sao mẹ gọi là Trappist-1. Ba trong số các hành tinh nằm trong vùng Goldilocks và có thể có đại dương. "Đây là một hệ thống hành tinh tuyệt vời, không chỉ bởi vì chúng ta đã tìm thấy rất nhiều hành tinh, nhưng bởi vì chúng đều có kích thước tương tự với Trái Đất", phát biểu bởi Michael Gillon, nhà lãnh đạo nhóm khoa học Bỉ đã khám phá ra điều này. (Tên TRAPPIST là một từ viết tắt của kính viễn vọng được nhóm sử dụng và một loại bia phổ biến của Bỉ)

TRAPPIST-1 là một sao lùn đỏ chỉ cách Trái đất 38 năm ánh sáng, và khối lượng của nó chỉ bằng 8% so với mặt trời. Giống như Proxima Centauri, nó có một khu vực sinh sống. Nếu chuyển đổi thông số với hệ mặt trời của chúng ta, quỹ đạo của tất cả bảy hành tinh sẽ có thể vừa vặn ở phía bên trong hành trình của Mercury. Các hành tinh mất ít hơn ba tuần để quay vòng tròn ngôi sao mẹ, và hành tinh ở trong cùng làm một vòng hoàn chỉnh chỉ trong ba mươi sáu giờ. Bởi vì hệ mặt trời rất nhỏ gọn, các hành tinh tương tác hấp dẫn và có thể, theo lý thuyết, phá vỡ sự sắp xếp của chúng và va chạm. Người ta có thể ngây thơ mong chúng va vào lẫn nhau. Nhưng may mắn thay, một phân tích vào năm 2017 cho thấy rằng chúng đang ở trong cộng hưởng, có nghĩa là quỹ đạo của chúng đang trong giai điều chỉnh lẫn nhau và không có va chạm sẽ diễn ra. Hệ mặt trời này dường như ổn định. Trong khi đó với Proxima Centauri b, các nhà thiên văn đang nghiên cứu các hiệu ứng có thể có của bão lửa mặt trời và khóa thủy triều.

Trong Star Trek, bất cứ khi nào Enterprise sắp sửa gặp một hành tinh giống Trái đất, Spock thông báo rằng họ đang tiến gần đến một “hành tinh loại M”. Trên thực tế, vẫn chưa có điều như vậy trong thiên văn học - được nêu ra. Giờ đây, hàng ngàn loại hành tinh khác nhau đã ra đời, bao gồm nhiều hành tinh giống Trái Đất, chỉ là vấn đề thời gian trước khi một [tập thuật ngữ khoa học mới – nomenclature] được giới thiệu.

ANH EM SINH ĐÔI VỚI TRÁI ĐẤT?

Nếu một hành tinh giống như sinh đôi trái đất tồn tại trong không gian, nó đã và đang lảng tránh chúng ta cho đến nay. Có điều chúng ta đến lúc này, cũng đã tìm thấy khoảng năm mươi siêu trái đất. Kepler-452b, được phát hiện bởi tàu vũ trụ Kepler vào năm 2015 và cách chúng ta khoảng 1.400 năm ánh sáng, đặc biệt thú vị. Nó lớn hơn 50% so với hành tinh của chúng ta, vì vậy bạn cân nặng nhiều hơn bạn khi bạn làm cùng một điều khi ở trên trái đất, nhưng ở phương diện khác, sống ở đó có thể không khác biệt so với sống trên Trái đất. Không giống như các [hành tinh ngoại] quay xung quanh một ngôi sao lùn đỏ, hành tinh này quay quanh một ngôi sao chỉ lớn hơn mặt trời 3,7%. Chu kỳ năm của nó là 385 ngày so với thời gian ta đang tính ở Trái Đất, và nhiệt độ bình quân của nó là 17độ F, hơi ấm hơn Trái đất. Nó nằm trong vùng có khả năng có sự sống. Các nhà thiên văn học đang tìm kiếm trí thông minh ngoài trái đất đã hướng điều chỉnh kính viễn vọng vô tuyến của họ để nhận những tin nhắn từ bất kỳ nền văn minh nào có thể có trên hành tinh nhưng vẫn chưa phát hiện ra. Thật không may, bởi vì Kepler-452b là rất xa, ngay cả thế hệ kế tiếp của kính viễn vọng cũng có thể sẽ không thể thu thập thông tin quan trọng về thành phần khí quyển của nó.

Kepler-22b, cách xa sáu trăm năm ánh sáng và gấp 2.4 lần kích thước của Trái đất, cũng đang được nghiên cứu. Quỹ đạo của nó nhỏ hơn 15% so với Trái đất - nó hoàn thành một cuộc vòng quanh mặt trời của nó trong 290 ngày - nhưng độ sáng của ngôi sao mẹ, Kepler-22, thấp hơn 25% so với mặt trời. Hai hiệu ứng này bù đắp cho nhau, do đó nhiệt độ bề mặt của hành tinh được cho là có thể so sánh với nhiệt độ của Trái Đất. Nó cũng nằm trong vùng có thể sinh sống.

Nhưng KOI 7711 mới là một hành tinh ngoại đang thu hút sự chú ý nhất bởi vì, dữ liệu cho đến năm 2017, nó là một trong những hành tinh có các tính năng giống Trái đất nhất. Nó lớn hơn Trái Đất 30%, và ngôi sao mẹ của nó rất giống với ngôi sao của chúng ta. Nó không có nguy cơ bị chiên bởi bão lửa sáng chói từ mặt trời của nó. Chiều dài của một năm trên hành tinh ấy gần giống với một năm trên Trái đất. Nó nằm trong vùng sinh sống của ngôi sao của nó, nhưng chúng ta chưa có công nghệ để đánh giá liệu bầu không khí của nó có chứa hơi nước hay không. Tất cả các điều kiện có vẻ phù hợp với nó để lưu trữ một số hình thức của cuộc sống. Tuy nhiên, ở cách xa 1.700 năm ánh sáng, nó là hành tinh xa nhất trong số ba hành tinh vừa nêu.

Sau khi phân tích các khía cạnh của các hành tinh này, các nhà thiên văn học đã phát hiện ra rằng chúng thường có thể được sắp xếp thành hai loại. Đầu tiên là siêu trái đất (giống như những hình ảnh đã mô tả trong các trang trước) mà chúng ta đã thảo luận. "Mini Neptunes – Hải vương tinh mini" là loại kia. Chúng là những hành tinh khí có kích thước gấp hai đến bốn lần kích thước của Trái đất và không giống bất kỳ thứ gì trong vùng lân cận của hệ mặt trời chúng ta; Neptune của chúng ta lớn gấp bốn lần Trái đất. Khi một hành tinh nhỏ được phát hiện, các nhà thiên văn học cố gắng xác định loại nó thuộc về. Điều này giống như các nhà sinh vật học đang cố gắng phân loại một loài động vật mới hoặc là động vật có vú hoặc là bò sát. Một bí ẩn là lý do tại sao các loại này không được thể hiện trong hệ mặt trời của chúng ta khi chúng dường như rất nổi bật ở những nơi khác trong không gian.

Hành tinh Lang Thang – Rogue Planets

Các hành tinh lang thang nằm trong số các thiên thể kỳ lạ nhất đã được phát hiện cho đến nay. Chúng lang trong thang thiên hà mà không quay quanh bất kỳ ngôi sao nào. Chúng có thể có nguồn gốc từ một hệ mặt trời nào đó nhưng đã quá gần với một [hành tinh ngoại hệ mặt trời] có kích thước cỡ Mộc tinh, và bị ném vào không gian sâu. Như chúng ta đã và đang thấy được, những hành tinh cỡ lớn Mộc tinh này thường có quỹ đạo elip hoặc di chuyển theo hình xoắn ốc về phía ngôi sao mẹ. Có khả năng là con đường của chúng giao nhau với các hành tinh nhỏ hơn, và kết quả là, các hành tinh lang thang có thể phong phú hơn các hành tinh bình thường. Trong thực tế, theo một số mô hình máy tính, hệ mặt trời của chúng ta có thể đã đẩy ra khỏi hệ khoảng mười hay nhiều hành tinh lang thang hàng tỉ năm trước.

Bởi vì các hành tinh lang thang không gần nguồn sáng và tự nó không phát ra ánh sáng, ban đầu dường như vô vọng để tìm chúng. Nhưng các nhà thiên văn học đã có thể tìm thấy một số thông qua kỹ thuật thấu kính hấp dẫn – gravitational lensing technique, đòi hỏi sự liên kết rất chính xác và khá hiếm gặp giữa ngôi sao nền, hành tinh lang thang và máy dò trên Trái Đất. Kết quả là, người ta phải quét hàng triệu ngôi sao để phát hiện một số hành tinh lang thang. May mắn thay, quá trình này có thể được tự động hóa để máy tính, chứ không phải các nhà thiên văn học, thực hiện tìm kiếm.

Cho đến nay, 20 hành tinh tiềm năng là giả mạo đã được xác định, một trong số đó chỉ cách Trái Đất bảy năm ánh sáng. Tuy nhiên, một nghiên cứu gần đây, được thực hiện bởi các nhà thiên văn học người Nhật Bản đã kiểm tra năm mươi triệu ngôi sao, đã tìm thấy nhiều hành tinh có tiềm năng là ứng cử viên hơn, tới 470 hành tinh lang thang. Họ ước tính rằng có thể có 2 hành tinh lang thang cho mỗi ngôi sao trong Dải Ngân Hà. Các nhà thiên văn học khác đã suy đoán rằng số lượng các hành tinh lang thang có thể vượt quá số lượng các hành tinh thông thường với hệ số một trăm nghìn.

Có thể cuộc sống như chúng ta biết nó tồn tại trên các hành tinh lang thang? Nó phụ thuộc vào. Giống như Mộc tinh hoặc Thổ tinh, một số có thể có một số lượng lớn các vệ tinh (mặt trăng) phủ băng. Nếu vậy, lực thủy triều có thể làm tan băng thành đại dương, nơi sự sống có thể bắt nguồn. Nhưng ngoài ánh sáng mặt trời và lực thủy triều, có một cách thứ ba trong đó một hành tinh lang thang có thể có nguồn năng lượng có thể sinh ra sự sống: phóng xạ.

Một chương sự kiện từ lịch sử khoa học có thể giúp minh họa điểm này. Vào cuối thế kỷ XIX, một phép tính đơn giản được thực hiện bởi nhà vật lý Lord Kelvin cho thấy rằng Trái Đất đã nguội xuống vài triệu năm sau khi nó được sáng tạo ra, và do đó nó có thể bị đông cứng lại và khắc nghiệt với cuộc sống. Kết quả này đã gây ra một cuộc tranh luận với các nhà sinh vật học và địa chất học, những người khăng khăng rằng Trái Đất đã hàng tỉ năm tuổi. Các nhà vật lý đã được chứng minh là họ đã sai khi Madame Curie và những người khác phát hiện ra: phóng xạ - radioactivity. Đây là lực hạt nhân ở lõi của Trái Đất, từ các nguyên tố phóng xạ tồn tại lâu dài như urani, đã giữ cho lõi của Trái Đất nóng hàng tỉ năm.

Các nhà thiên văn học đã phỏng đoán rằng các hành tinh lang thang cũng có thể có các lõi phóng xạ,thứ giữ cho chúng tương đối ấm. Điều này có nghĩa là một lõi phóng xạ có thể cung cấp nhiệt cho các con suối nước nóng và những sự kiện núi lửa ở đáy đại dương nơi mà các hóa chất của sự sống có thể được tạo ra. Vì vậy, nếu các hành tinh lang thang cũng nhiều giống như một số nhà thiên văn tin, thì nơi có thể xảy ra nhất để tìm thấy sự sống trong thiên hà có thể không (chỉ) nằm trong vùng sinh sống của một ngôi sao mà còn khởi sinh trên các hành tinh lang thang và mặt trăng của chúng.

TƯƠNG LAI NHÂN LOẠI - MICHIO KAKU
Bản dịch của ĐỖ BÁ HUY
Phần tiếp theo >>