Cách Trái Đất chỉ khoảng 39,5 năm ánh sáng, một hành tinh mang tên TRAPPIST-1e đang khiến giới thiên văn học thế giới sôi sục. Các dữ liệu mới nhất từ Kính viễn vọng Không gian James Webb (JWST) cho thấy hành tinh này có thể sở hữu bầu khí quyển tương tự Trái Đất, mở ra hy vọng lớn trong hành trình tìm kiếm sự sống ngoài Hệ Mặt Trời.
🔭 Hệ sao TRAPPIST-1 – “chuỗi ngọc hành tinh” giữa vũ trụ
Hệ sao TRAPPIST-1 nằm trong chòm sao Bảo Bình (Aquarius), được phát hiện năm 2016 bởi nhóm nghiên cứu quốc tế sử dụng kính thiên văn TRAPPIST đặt tại Chile. Đây là một sao lùn đỏ cực lạnh, chỉ bằng 9% khối lượng Mặt Trời và sáng yếu hơn Mặt Trời tới 2.000 lần.
Điều kỳ diệu là xung quanh ngôi sao nhỏ bé này lại có bảy hành tinh đá quay quanh – được đặt tên từ TRAPPIST-1b đến TRAPPIST-1h. Tất cả đều có kích thước tương đương Trái Đất hoặc sao Kim, và ba trong số đó – d, e, f – nằm trong “vùng Goldilocks”, tức vùng có thể sống được (habitable zone), nơi nước có thể tồn tại ở dạng lỏng.
Trong bảy hành tinh ấy, TRAPPIST-1e nổi bật nhất: nó nằm ở trung tâm vùng sống được, có kích thước, khối lượng và mật độ gần như Trái Đất, và có thể giữ được bầu khí quyển ổn định.
🌞 TRAPPIST-1e – “Trái Đất thứ hai” tiềm năng
Các phép đo cho thấy TRAPPIST-1e có:
- Bán kính: 0,91 lần Trái Đất
- Khối lượng: 0,77 lần Trái Đất
- Chu kỳ quỹ đạo: 6,1 ngày
- Khoảng cách đến sao trung tâm: 0,028 AU (~4,2 triệu km)
- Nhiệt độ cân bằng: khoảng 250 K (tức -23°C)
Nghe qua có vẻ rất gần sao chủ, nhưng vì TRAPPIST-1 là sao lùn đỏ nguội, nên lượng năng lượng mà TRAPPIST-1e nhận được chỉ bằng 66% so với Trái Đất nhận từ Mặt Trời – một con số “vừa đủ” để duy trì nước lỏng nếu có khí quyển phù hợp.
Nhờ đó, hành tinh này trở thành ứng viên sáng giá nhất cho sự sống ngoài Hệ Mặt Trời mà con người từng phát hiện.
👁️ Quan sát bằng James Webb – cách chúng ta “nhìn thấy” bầu khí quyển hành tinh
Năm 2023, nhóm nghiên cứu do Ryan MacDonald (Đại học St Andrews, Vương quốc Anh) dẫn đầu đã sử dụng Kính viễn vọng Không gian James Webb (JWST) để quan sát TRAPPIST-1e trong thời điểm đặc biệt: khi hành tinh đi qua trước mặt ngôi sao trung tâm.
Khi đó, một phần ánh sáng sao đi xuyên qua tầng khí quyển của hành tinh (nếu có) trước khi đến JWST. Các nhà khoa học phân tích quang phổ hấp thụ – tức dấu vết mà các phân tử trong khí quyển để lại trên ánh sáng sao – để xác định thành phần hóa học.
Nếu phát hiện được nước (H₂O), carbon dioxide (CO₂), methane (CH₄) hay nitơ (N₂), điều đó sẽ là bằng chứng mạnh mẽ cho sự tồn tại của một khí quyển ổn định, thậm chí là điều kiện cho sự sống.
📡 Kết quả quan sát đầu tiên: dấu hiệu của một bầu khí quyển giống Trái Đất?
Theo báo cáo công bố giữa năm 2024, nhóm của MacDonald đã thu được dữ liệu sơ bộ cho thấy:
- Không có khí hydro đậm đặc → TRAPPIST-1e không phải là hành tinh khí như sao Mộc hay sao Hải Vương.
- Không có dấu hiệu rõ ràng của CO₂ dày đặc, loại khí thường thấy ở hành tinh kiểu sao Kim.
- Có khả năng tồn tại khí quyển thứ cấp chứa nitơ (N₂) – tương tự như Trái Đất.
Điều này khiến giới khoa học đặc biệt hứng thú: nếu đúng như vậy, TRAPPIST-1e có thể là hành tinh đá với bầu khí quyển mỏng, ôn hòa, có khả năng giữ nhiệt và bảo vệ bề mặt khỏi bức xạ sao.
Tuy nhiên, nhóm nghiên cứu cũng cảnh báo rằng dữ liệu hiện tại vẫn chưa đủ để xác nhận chắc chắn. “Có hai khả năng,” – Tiến sĩ MacDonald cho biết – “Hoặc TRAPPIST-1e có một khí quyển thứ cấp nặng như Trái Đất, hoặc nó hoàn toàn không có khí quyển.”
⚠️ Thách thức khi nghiên cứu hành tinh quanh sao lùn đỏ
Dù TRAPPIST-1 là ngôi sao “thuận lợi” cho quan sát do ánh sáng yếu, nhưng nó lại phát ra nhiều tia lửa năng lượng, tia X và tia cực tím (UV) – có thể xóa sổ khí quyển của các hành tinh gần.
Các hành tinh TRAPPIST-1b, 1c và 1d, nằm gần sao hơn, đã cho thấy dấu hiệu bị mất khí quyển hoàn toàn. Nếu TRAPPIST-1e vẫn giữ được một lớp khí, điều đó có nghĩa là hành tinh này sở hữu từ trường mạnh hoặc hoạt động núi lửa duy trì khí quyển – một yếu tố quan trọng để sự sống có thể phát triển và tồn tại lâu dài.
🌫️ Vì sao khí quyển lại quan trọng đến vậy?
Khí quyển là lá chắn sống còn cho mọi hành tinh:
- Nó giữ lại nhiệt, điều hòa nhiệt độ giữa ngày và đêm.
- Bảo vệ bề mặt khỏi bức xạ và thiên thạch nhỏ.
- Là nơi lưu trữ và tuần hoàn nước, cùng các hợp chất hữu cơ.
Nếu TRAPPIST-1e có khí quyển chứa nitơ, oxy và một chút CO₂, nó có thể duy trì hiệu ứng nhà kính vừa phải – đủ để nước ở dạng lỏng tồn tại trên bề mặt. Ngược lại, nếu không có khí quyển, hành tinh sẽ lạnh buốt và khô cằn như Mặt Trăng hoặc sao Hỏa.
🌗 Hành tinh khóa thủy triều – ngày và đêm vĩnh cửu
Một đặc điểm thú vị của TRAPPIST-1e là nó bị khóa thủy triều (tidal locking) – nghĩa là một mặt luôn hướng về sao, mặt còn lại chìm trong bóng tối vĩnh cửu.
Trong trường hợp này:
- Mặt ngày sẽ rất nóng,
- Mặt đêm cực lạnh,
- Nhưng vùng giao nhau giữa ngày và đêm (vùng hoàng hôn vĩnh cửu) có thể sở hữu nhiệt độ dễ chịu nhất – nơi nước lỏng và sự sống có thể tồn tại.
Các mô phỏng khí hậu từ NASA cho thấy nếu TRAPPIST-1e có khí quyển tương tự Trái Đất, vùng này có thể có nhiệt độ trung bình từ 10–20°C, thích hợp cho sự sống.
🔬 Dụng cụ và công nghệ hỗ trợ nghiên cứu
Việc phân tích hành tinh cách Trái Đất gần 40 năm ánh sáng đòi hỏi các thiết bị tinh vi nhất trong ngành thiên văn học hiện nay. Dưới đây là một số công cụ đóng vai trò chủ đạo:
1. Kính viễn vọng James Webb (JWST)
- Sử dụng máy quang phổ NIRSpec và MIRI để thu thập ánh sáng hồng ngoại từ hành tinh.
- Có độ nhạy gấp 100 lần Hubble, cho phép phân biệt tín hiệu cực yếu của khí quyển hành tinh nhỏ như Trái Đất.
- Là công cụ chủ lực trong việc “săn khí quyển” của các ngoại hành tinh đá.
2. Kính Hubble (HST)
- Dù đã hoạt động hơn 30 năm, Hubble vẫn được dùng để tìm kiếm khí hydro hoặc hơi nước trong các hành tinh TRAPPIST.
3. Kính TRAPPIST và Spitzer
- Dùng trong giai đoạn phát hiện ban đầu, giúp xác định kích thước, chu kỳ quỹ đạo và vị trí vùng sống được của các hành tinh.
Những thiết bị này – đặc biệt JWST – cho phép nhân loại lần đầu nghe “hơi thở” của một hành tinh cách xa hàng chục năm ánh sáng, thông qua những dao động ánh sáng yếu ớt mà nó để lại.
🧬 Sự sống có thể tồn tại như thế nào trên TRAPPIST-1e?
Nếu TRAPPIST-1e thật sự có khí quyển chứa nitơ và nước, sự sống đơn giản có thể hình thành theo các cơ chế tương tự Trái Đất:
- Phản ứng hóa học trong đại dương nông tạo ra hợp chất hữu cơ đầu tiên.
- Bức xạ nhẹ từ sao lùn đỏ có thể kích hoạt phản ứng tiền sinh học, thay vì phá hủy chúng.
- Qua hàng tỷ năm, hệ sinh thái đơn giản hoặc vi sinh vật có thể tiến hóa để thích nghi với ánh sáng đỏ yếu ớt của ngôi sao.
Một số nhà khoa học còn đưa ra giả thuyết: nếu TRAPPIST-1e giữ được khí quyển trong hơn 7 tỷ năm tuổi đời của hệ sao, nó có thể đã tiến hóa đến giai đoạn trí tuệ, đi trước Trái Đất hàng tỷ năm.
🧠 Các giả thuyết và hướng nghiên cứu tương lai
Trong vài năm tới, NASA và ESA sẽ tiếp tục quan sát TRAPPIST-1e ít nhất 20 lần quá cảnh nữa để:
- Cải thiện độ chính xác của quang phổ hấp thụ.
- Xác định sự hiện diện của CO₂, CH₄ hoặc O₃ – những “dấu hiệu sinh học” (biosignatures).
- Mô phỏng khí hậu và độ phản xạ ánh sáng (albedo) để ước tính nhiệt độ bề mặt thực tế.
Đây là bước ngoặt trong thiên văn học hiện đại: lần đầu tiên con người có công cụ đủ mạnh để tìm kiếm sự sống thật sự trên các hành tinh giống Trái Đất.
🔬 Góc nhìn công nghệ: JWST và cuộc cách mạng quan sát ngoại hành tinh
Trước khi có James Webb, việc phân tích khí quyển của một hành tinh nhỏ bé quanh sao lùn đỏ gần như bất khả thi. Ánh sáng sao mờ nhạt, tín hiệu hành tinh cực yếu.
Nhưng nhờ:
- Gương chính 6,5 mét,
- Vị trí quan sát tại điểm Lagrange L2 ổn định,
- Công nghệ cảm biến hồng ngoại siêu nhạy,
JWST có thể phát hiện sự thay đổi độ sáng nhỏ hơn 0,01% – đủ để nhận ra dấu vết khí quyển quanh hành tinh xa xôi như TRAPPIST-1e.
Mỗi phép đo quá cảnh kéo dài vài tiếng, nhưng lượng dữ liệu thu về có thể mất nhiều tháng để xử lý. Đằng sau mỗi đồ thị quang phổ là công sức của hàng trăm nhà khoa học và kỹ sư, xử lý nhiễu, loại trừ tín hiệu giả, rồi mới rút ra được kết luận – “có thể có khí quyển giống Trái Đất”.
🪐 TRAPPIST-1e trong bức tranh lớn của vũ trụ
Trong hơn 5.000 ngoại hành tinh được phát hiện, chỉ vài chục nằm trong vùng có thể sống được, và chỉ rất ít có kích thước gần Trái Đất.
TRAPPIST-1e là một trong những ứng viên hiếm hoi hội tụ đủ điều kiện:
- Nằm trong vùng sống được.
- Có mật độ đá cao.
- Không có khí hydro đậm đặc.
- Có khả năng giữ được bầu khí quyển.
Vì vậy, nó trở thành điểm tựa niềm tin cho các nhà sinh học vũ trụ – rằng sự sống không chỉ là đặc quyền của Trái Đất.
🌠 Kết luận
Từ một ngôi sao nhỏ bé cách chúng ta 40 năm ánh sáng, những tín hiệu mờ nhạt đang kể câu chuyện về một hành tinh có thể giống Trái Đất hơn bất kỳ nơi nào khác.
TRAPPIST-1e có thể chỉ là một khối đá trơ lạnh lẽo, hoặc cũng có thể là một thế giới với đại dương, mây và sự sống đang âm thầm phát triển.
Dù kết quả cuối cùng ra sao, hành trình khám phá TRAPPIST-1e đã chứng minh một điều:
“Con người không chỉ ngước nhìn các vì sao – chúng ta đang bắt đầu lắng nghe chúng.”
