Làm thế nào các mô hình khí hậu trái đất có thể giúp tìm ra hành tinh có thể sống được?

Mục lục:

Làm thế nào các mô hình khí hậu trái đất có thể giúp tìm ra hành tinh có thể sống được?
Làm thế nào các mô hình khí hậu trái đất có thể giúp tìm ra hành tinh có thể sống được?
Anonim

Trong hai thập kỷ qua, nhân loại đã phát hiện ra hơn bốn nghìn ngoại hành tinh bên ngoài hệ mặt trời của chúng ta. Một số vật thể đã được phát hiện này có thể hỗ trợ tốt cho sự sống, theo cổng thông tin Phys.org. Để đưa ra kết luận về những hành tinh nào có thể mang lại hy vọng cho nhân loại trong hành trình tìm kiếm "những người anh em trong tâm trí" vĩnh viễn, một siêu máy tính độc đáo của NASA Discover đã được tạo ra, đồng thời dự đoán khí hậu trong tương lai của Trái đất. Vậy chính xác thì các mô hình khí hậu trên cạn có thể giúp ích như thế nào trong việc tìm kiếm sự sống ngoài hành tinh?

Khí hậu trên các hành tinh ngoài hành tinh là gì?

Như bạn đã biết, hành tinh hứa hẹn nhất để nghiên cứu về chủ đề khả năng sinh sống là hành tinh hỗ trợ một số điều kiện cần thiết cùng một lúc. Vì vậy, thế giới được tìm thấy phải là đá, có nước lỏng trên bề mặt, duy trì bầu khí quyển và sở hữu từ trường có thể bảo vệ cuộc sống địa phương khỏi gió vũ trụ. Mặc dù thực tế là các công nghệ hiện đại không cho phép chúng ta nghiên cứu các hành tinh xa xôi quay xung quanh các ngôi sao ngoài hành tinh với độ chính xác chi tiết và hành trình của tàu vũ trụ đến hành tinh gần nhất sẽ mất 75 nghìn năm, các nhà nghiên cứu hiện có thể đánh giá khí hậu của các thế giới xa xôi dựa trên hành tinh có trở thành nhà của chúng ta là Trái đất.

Một biến thể như vậy của việc nghiên cứu các thế giới xa xôi đã trở nên khả thi khi thực hiện cái gọi là "phương pháp quá cảnh", không chỉ giúp ích khi tìm kiếm các hành tinh ngoài hành tinh, mà còn khi phân tích khoảng cách của chúng tới các ngôi sao mẹ để ước tính tỷ lệ ánh sáng bị chặn bởi các hành tinh. Dữ liệu gián tiếp như vậy giúp các chuyên gia đánh giá khối lượng của ngoại hành tinh và các đặc điểm khí hậu gần đúng của nó. Tuy nhiên, bất kể chúng ta thử so sánh các vật thể được tìm thấy trong không gian xa xôi như thế nào, nhiều vật thể trong số chúng khác với Trái đất đến mức chúng dường như được lấy ra từ trí tưởng tượng. Do đó, hầu hết các hành tinh được phát hiện bởi kính viễn vọng không gian Kepler của NASA đều không tồn tại trong hệ mặt trời của chúng ta.

Thông thường, các ngoại hành tinh được tìm thấy nằm giữa kích thước của Trái đất và sao Thiên vương ở thể khí, có kích thước gấp 4 lần hành tinh của chúng ta. Ngoài ra, phần lớn các ngoại hành tinh có khả năng sinh sống đều nằm gần các ngôi sao mờ - sao lùn đỏ, tạo nên phần lớn các ngôi sao trong thiên hà của chúng ta. Do kích thước nhỏ của sao lùn đỏ hoặc sao M, các hành tinh nên nằm cách ngôi sao đỏ tươi của chúng một khoảng cách ngắn - gần hơn sao Thủy so với Mặt trời. Một thực tế bất tiện như vậy khiến các nhà khoa học tranh cãi về khả năng tồn tại của những thế giới như vậy, bởi người ta biết rằng mặc dù kích thước nhỏ nhưng sao lùn đỏ rất nóng tính, bức xạ tia cực tím có hại gấp 500 lần so với Mặt trời của chúng ta. Theo các chuyên gia, một môi trường như vậy gần như có thể làm bốc hơi tất cả các đại dương ngay lập tức, tước đoạt bầu khí quyển và chiên bất kỳ DNA nào trên một hành tinh gần với sao lùn đỏ.

Khí hậu trên ngoại hành tinh gần Trái đất nhất

Các mô hình khí hậu của Trái đất cho thấy các hành tinh ngoại đá xung quanh sao lùn đỏ có thể sinh sống được ngay cả khi có bức xạ. Ví dụ, một nhóm của NASA gần đây đã mô phỏng các điều kiện khí hậu có thể có trên Proxima B, cũng nằm bên cạnh một ngôi sao lùn đỏ, để kiểm tra xem có khả năng có khí hậu ấm và ẩm ướt, rất quan trọng đối với sự sống hữu cơ hay không.

Image
Image

Proxima B là một ứng cử viên tiềm năng để phát hiện sự sống ngoài hành tinh

Proxima B quay quanh ngôi sao Proxima Centauri trong một hệ thống ba sao nằm cách Mặt trời chỉ 4,2 năm ánh sáng. Các nhà khoa học tin rằng thế giới mà họ phát hiện là đá, dựa trên khối lượng ước tính của hành tinh, chỉ lớn hơn Trái đất một chút. Vấn đề chính của Proxima Centauri là nó nằm gần ngôi sao của nó hơn Trái đất 20 lần so với Mặt trời. Do đó, một ngoại hành tinh chỉ mất 11,2 ngày để hoàn thành một vòng quay xung quanh ngôi sao của nó. Một vị trí không thuận tiện như vậy có thể biến Proxima Centauri B thành một thế giới bị chặn bởi trọng trường, điều này không mang lại điềm báo tốt cho sự sống trên một hành tinh như vậy.

Nhóm của Anthony del Genio, một nhà khoa học hành tinh của NASA, đã có thể hiện đại hóa mô hình khí hậu của Trái đất, được phát triển lần đầu tiên vào những năm 1970, để tạo ra một mô phỏng hành tinh có tên ROCKE-3D dựa trên siêu máy tính NASA Discover nói trên. Kết quả của một thí nghiệm bất thường cho thấy việc mô hình hóa khí nhà kính và nước trong bầu khí quyển của Proxima B giúp nó có thể đánh giá sự hiện diện của các đám mây trên hành tinh ngoại, hoạt động tương tự với một chiếc ô và phản xạ bức xạ có hại của ngôi sao mẹ. Sự hiện diện của một hiện tượng như vậy có thể làm giảm nhiệt độ ở mặt nắng của Proxima b từ nóng xuống ấm. Các nhà khoa học khác đã phát hiện ra rằng Proxima có thể tạo thành những đám mây lớn đến mức chúng sẽ làm lu mờ toàn bộ bầu trời nếu nhìn từ bề mặt.

Image
Image

Bề mặt của Proxima Centauri có thể bị che khuất bởi những đám mây lớn

Một hiện tượng bất thường tương tự có thể xảy ra nếu hành tinh này bị đóng lại bởi lực hấp dẫn và từ từ quay quanh trục của nó. Một lực được nhân loại gọi là hiệu ứng Coriolis gây ra sự đối lưu nơi ngôi sao làm nóng bầu khí quyển. Ngoài ra, sự kết hợp của bầu khí quyển và sự lưu thông của một đại dương có thể có trên bề mặt hành tinh có thể di chuyển không khí ấm đến phía ban đêm của thế giới ngoài hành tinh này, do đó sẽ bảo vệ bầu khí quyển của hành tinh khỏi bị đóng băng, ngay cả khi một phần của hành tinh này bị tước đoạt của bất kỳ ánh sáng.

Bất chấp thực tế là các nhà khoa học hiện đang bị tước đi cơ hội kiểm tra kiến thức lý thuyết của họ, các nhà nghiên cứu hy vọng rằng việc phóng Kính viễn vọng Không gian James Webb sẽ giúp xác nhận hoặc bác bỏ giả thuyết của họ về khí hậu của hành tinh ngoài hành tinh gần nhất.

Đề xuất: