Làm thế nào để tìm thấy đại dương ẩn trên thế giới xa xôi? Sử dụng hóa học

Làm thế nào để tìm thấy đại dương ẩn trên thế giới xa xôi?  Sử dụng hóa học

Những hành tinh có đường kính từ 1,7 đến 3,5 lần đường kính Trái đất đôi khi được gọi là “sao Hải vương phụ”. Không có hành tinh nào ở phạm vi kích thước này trong hệ mặt trời của Trái đất, nhưng các nhà khoa học cho rằng nhiều hành tinh phụ có bầu khí quyển dày, có khả năng che phủ bề mặt đá hoặc đại dương lỏng. Nhà cung cấp hình ảnh: NASA / JPL-Caltech

Một nghiên cứu mới cho thấy làm thế nào các hóa chất trong bầu khí quyển của một hành tinh ngoài hành tinh, trong một số trường hợp, có thể tiết lộ liệu nhiệt độ trên bề mặt của nó có quá nóng đối với nước lỏng hay không.

Trong hệ mặt trời của chúng ta, các hành tinh có dạng nhỏ và đá (như Trái đất) hoặc lớn và ở dạng khí (như sao Hải Vương). Nhưng xung quanh các ngôi sao khác, các nhà thiên văn học đã tìm thấy những hành tinh nằm ở giữa – những thế giới lớn hơn Trái đất một chút nhưng nhỏ hơn Sao Hải Vương. Những hành tinh này có thể có bề mặt đá hoặc đại dương nước lỏng, nhưng hầu hết đều có bầu khí quyển dày hơn Trái đất nhiều lần và không trong suốt.

Trong nghiên cứu mới, được chấp nhận trong Astrophysical Journal Letters, các nhà nghiên cứu chỉ ra cách hóa học của những bầu khí quyển đó có thể tiết lộ manh mối về những gì nằm bên dưới — cụ thể là hành tinh nào quá nóng để hỗ trợ các đại dương nước lỏng. Vì nước lỏng là một thành phần cần thiết cho sự sống như chúng ta đã biết, kỹ thuật này có thể giúp các nhà khoa học thu hẹp tìm kiếm các hành tinh ngoài hệ mặt trời có khả năng sinh sống được, hoặc các hành tinh nằm ngoài hệ mặt trời của chúng ta. Hơn 4.500 ngoại hành tinh đã được xác nhận trong thiên hà của chúng ta, với hơn 7.700 ứng cử viên vẫn chưa được xác nhận, nhưng các nhà khoa học ước tính rằng hàng trăm tỷ ngoại hành tinh tồn tại trong thiên hà của chúng ta.

Một số kính viễn vọng không gian của NASA được trang bị quang phổ kế có thể tiết lộ cấu tạo hóa học của bầu khí quyển của một hành tinh ngoài hành tinh. Một hồ sơ hóa học của Trái đất sẽ không thể tiết lộ hình ảnh, chẳng hạn như bò hoặc người trên bề mặt hành tinh, nhưng nó sẽ cho thấy carbon dioxide và mêtan do động vật có vú tạo ra và oxy do cây cối tạo ra. Không một chất hóa học nào trong số này chỉ là dấu hiệu của sự sống, nhưng kết hợp với nhau, chúng sẽ chỉ ra khả năng hành tinh của chúng ta có người sinh sống.






Để giúp hiểu được sự đa dạng đáng kinh ngạc của các hành tinh ngoài hệ mặt trời tồn tại trong thiên hà của chúng ta, các nhà khoa học đôi khi sử dụng các thuật ngữ như “sao Mộc nóng” và “sao Hải Vương phụ” để chỉ ra sự giống và khác nhau giữa các hành tinh ngoài hệ mặt trời (hành tinh nằm ngoài hệ mặt trời của chúng ta) và các hành tinh bên trong hệ mặt trời của chúng ta hệ thống. Nhà cung cấp hình ảnh: NASA / JPL-Caltech

Bài báo mới cho thấy những hóa chất nào có thể chỉ ra các đại dương ẩn trên các hành tinh ngoài hành tinh có đường kính từ 1,7 đến 3,5 lần đường kính Trái đất. Vì sao Hải Vương có đường kính gấp bốn lần đường kính Trái đất, những hành tinh này đôi khi được gọi là “tiểu sao Hải Vương”.

Một bầu khí quyển dày trên một hành tinh cận Sao Hải Vương sẽ giữ nhiệt trên bề mặt và làm tăng nhiệt độ. Nếu bầu khí quyển đạt đến một ngưỡng nhất định – thường là khoảng 1.430 độ F (770 độ C) – nó sẽ trải qua một quá trình được gọi là cân bằng nhiệt hóa làm thay đổi cấu trúc hóa học của nó. Sau khi cân bằng nhiệt hóa xảy ra — và giả sử bầu khí quyển của hành tinh này được cấu tạo chủ yếu bởi hydro, đặc trưng cho các hành tinh ngoài thể khí — carbon và nitơ chủ yếu sẽ ở dạng metan và amoniac.

Những hóa chất đó phần lớn sẽ bị thiếu trong một bầu khí quyển lạnh hơn, loãng hơn, nơi cân bằng nhiệt hóa học không xảy ra. Trong trường hợp đó, các dạng carbon và nitơ chiếm ưu thế sẽ là carbon dioxide và các phân tử của hai nguyên tử nitơ.

Theo nghiên cứu, một đại dương nước lỏng bên dưới bầu khí quyển sẽ để lại các dấu hiệu bổ sung, bao gồm sự vắng mặt của gần như tất cả amoniac lạc, sẽ bị hòa tan trong đại dương. Khí amoniac hòa tan nhiều trong nước, tùy thuộc vào độ pH của đại dương (mức độ axit của nó). Trên một loạt các mức độ pH hợp lý của đại dương, các nhà nghiên cứu nhận thấy bầu khí quyển hầu như không có amoniac khi có một đại dương khổng lồ bên dưới.

Ngoài ra, sẽ có nhiều carbon dioxide hơn carbon monoxide trong khí quyển; ngược lại, sau khi cân bằng nhiệt hóa, sẽ có nhiều carbon monoxide hơn carbon dioxide nếu có một trong hai lượng có thể phát hiện được.

Renyu Hu, nhà nghiên cứu tại Phòng thí nghiệm Sức đẩy Phản lực của NASA, người đứng đầu cuộc nghiên cứu, cho biết: “Nếu chúng ta nhìn thấy các dấu hiệu của cân bằng nhiệt hóa, chúng ta sẽ kết luận rằng hành tinh này quá nóng để có thể sinh sống được. “Ngược lại, nếu chúng ta không nhìn thấy dấu hiệu của cân bằng nhiệt hóa và cũng nhìn thấy dấu hiệu của khí hòa tan trong đại dương nước-lỏng, chúng ta sẽ coi những dấu hiệu đó như một dấu hiệu mạnh mẽ về khả năng sinh sống.”

Kính viễn vọng Không gian James Webb của NASA, được thiết lập để phóng vào ngày 18 tháng 12, sẽ mang theo một quang phổ kế có khả năng nghiên cứu bầu khí quyển ngoại hành tinh. Các nhà khoa học như Hu đang làm việc để dự đoán những loại cấu hình hóa học mà Webb sẽ nhìn thấy trong những bầu khí quyển đó và những gì họ có thể tiết lộ về những thế giới xa xôi này. Đài quan sát có khả năng xác định các dấu hiệu của trạng thái cân bằng nhiệt hóa trong bầu khí quyển dưới Sao Hải Vương — nói cách khác, các dấu hiệu của một đại dương ẩn — như được xác định trong bài báo.

Khi Webb phát hiện ra các hành tinh mới hoặc thực hiện các nghiên cứu chuyên sâu hơn về các hành tinh đã biết, thông tin này có thể giúp các nhà khoa học quyết định xem hành tinh nào trong số đó xứng đáng để quan sát thêm, đặc biệt nếu các nhà khoa học muốn nhắm mục tiêu đến những hành tinh có thể có sự sống.

Hu cho biết: “Chúng tôi không có bằng chứng quan sát trực tiếp để cho chúng tôi biết các đặc điểm vật lý chung của các sao Hải vương phụ là gì. “Nhiều người trong số họ có thể có bầu khí quyển hydro khổng lồ, nhưng khá nhiều vẫn có thể là ‘hành tinh đại dương’.” Tôi hy vọng bài báo này sẽ thúc đẩy nhiều quan sát hơn nữa trong tương lai gần để tìm hiểu. ”


Các nhà khoa học đo bầu khí quyển của một hành tinh cách chúng ta 340 năm ánh sáng


Thêm thông tin:
Khám phá các đại dương bị che phủ trên các tiểu Neptune ôn đới thông qua các dấu hiệu chuyển tiếp của cân bằng hòa tan so với nhiệt hóa khí, arXiv: 2108.04745 [astro-ph.EP] arxiv.org/abs/2108.04745

Cung cấp bởi Phòng thí nghiệm Sức đẩy Phản lực

Trích dẫn: Làm thế nào để tìm thấy những đại dương ẩn trên những thế giới xa xôi? Sử dụng hóa học (2021, ngày 27 tháng 10) được truy xuất ngày 28 tháng 10 năm 2021 từ https://phys.org/news/2021-10-hiised-oceans-distant-worlds-chemistry.html

Tai liệu nay la chủ thể để co quyên tac giả. Ngoài bất kỳ giao dịch công bằng nào cho mục đích học tập hoặc nghiên cứu tư nhân, không có phần nào được sao chép mà không có sự cho phép bằng văn bản. Nội dung được cung cấp chỉ phục vụ cho mục đích thông tin.

Bạn cũng có thể thích

Menu