Kính viễn vọng Webb phát hiện bầu khí quyển trên một thế giới dung nham
Các nhà thiên văn đã tìm thấy bằng chứng mạnh mẽ rằng một hành tinh đá quay quanh một ngôi sao xa xôi đã giữ được bầu khí quyển, một kết quả đi ngược lại giả định lâu nay về cách những thế giới như vậy tiến hóa. Hành tinh này, có tên HD 3167b, là cái gọi là thế giới dung nham, một lớp hành tinh đá quay cực gần ngôi sao chủ của chúng.
Công trình này dựa vào Kính viễn vọng Không gian James Webb, đài quan sát mạnh nhất từng được phóng, chuyên nghiên cứu vũ trụ bằng ánh sáng hồng ngoại từ một điểm quan sát cách Trái Đất khoảng 1,5 triệu km. Các nhà nghiên cứu đã dùng kính viễn vọng để quan sát hành tinh khi nó đi qua trước ngôi sao của mình, một kỹ thuật gọi là quang phổ truyền qua. Bằng cách tách riêng ánh sáng sao đã lọc qua bất kỳ loại khí nào bao quanh hành tinh, nhóm nghiên cứu đã tìm thấy tín hiệu phù hợp với một bầu khí quyển mỏng.
HD 3167b nằm trong chòm sao Song Ngư, cách chúng ta khoảng 150 năm ánh sáng. Nó quay quanh ngôi sao của mình trong chưa đầy một ngày, nhanh hơn nhiều so với Sao Thủy quay quanh Mặt Trời. Ở khoảng cách đó, hành tinh bị bức xạ sao tàn phá, và các nhà khoa học thường cho rằng mọi bầu khí quyển sẽ bị tước đi và thổi vào không gian.
Hành tinh này nằm ở vị trí trung gian kỳ lạ. Đối với một thế giới dung nham, nó tương đối mát, nhưng đối với sự sống như chúng ta biết, nó quá nóng. Nhiệt độ trên bề mặt nó có thể đủ cao để làm tan chảy đá, tạo thành biển vật chất nóng chảy thay vì đại dương nước. Điều đó khiến nó khó có thể là nơi sinh sống của sinh vật, nhưng lại là một phòng thí nghiệm tự nhiên quý giá để nghiên cứu cách bầu khí quyển hoạt động trong điều kiện khắc nghiệt.
Điều khiến phát hiện này đáng chú ý là hành tinh này có những điểm giống Trái Đất sơ khai, ít nhất về thành phần đá và mối liên kết chặt chẽ với ngôi sao của nó. Hàng tỷ năm trước, Trái Đất non trẻ và các hàng xóm của nó cũng phải đối mặt với bức xạ dữ dội từ một Mặt Trời hoạt động mạnh hơn. Hiểu được bầu khí quyển nào tồn tại qua giai đoạn đó có thể giúp giải thích tại sao một số hành tinh đá trở nên trơ trụi còn những hành tinh khác giữ được lớp khí bảo vệ.
Một khả năng là bầu khí quyển này không phải nguyên thủy, nghĩa là nó không được thừa hưởng từ đám mây khí và bụi đã hình thành hành tinh. Thay vào đó, nó có thể được bổ sung từ bên trong, thoát ra qua hoạt động núi lửa hoặc sự bay hơi của đá nóng chảy trên bề mặt. Nếu đúng như vậy, hành tinh này có thể là cửa sổ nhìn vào hóa học bên trong của các thế giới đá, một chủ đề khó nghiên cứu ngay cả trong hệ Mặt Trời của chúng ta.
Kết quả này là một phần của làn sóng khoa học ngoại hành tinh rộng lớn hơn mà kính viễn vọng Webb mang lại, vốn đã được dùng để khám phá bầu trời của các hành tinh lớn lẫn nhỏ. Mỗi phép đo mới bổ sung một điểm dữ liệu cho câu hỏi về mức độ phổ biến của bầu khí quyển quanh các hành tinh đá nhỏ, và chúng tồn tại được bao lâu.
Hiện tại, HD 3167b là một trường hợp đơn lẻ đầy hấp dẫn chứ không phải một bức tranh đã ngã ngũ. Cần thêm quan sát để xác nhận bầu khí quyển, xác định thành phần của nó và tìm hiểu cách nó duy trì. Nhưng bằng chứng ban đầu cho thấy ranh giới giữa đá trơ trụi và thế giới phủ khí mờ nhòe hơn các nhà khoa học từng nghĩ, và ngay cả những hành tinh ở quỹ đạo cực đoan cũng có thể chứa bất ngờ.