Liệu sự sống ngoài hành tinh có thể tồn tại trên các hành tinh xoay quanh những ngôi sao đã không còn sáng?

Các nhà khoa học đã lâu cho rằng sao lùn trắng không thể là nơi sinh sống cho các ngoại hành tinh có thể duy trì sự sống. Tuy nhiên, những mô hình khí hậu mới đã chứng minh rằng các hành tinh quay quanh những ngôi sao đã tắt này thực sự có thể trở thành môi trường lý tưởng cho sự sống.

Trước đây, sao lùn trắng (những tàn dư của các ngôi sao đã cạn kiệt năng lượng) không được xem là nơi thích hợp cho các hành tinh có thể có sự sống. Mọi người nghĩ rằng vì chúng không còn khả năng hợp nhất hạt nhân nên khó có thể tạo ra môi trường sống như kỳ vọng.

Tuy nhiên, một nghiên cứu gần đây từ các nhà khoa học tại Đại học California, Irvine đã đảo ngược quan điểm này. Dựa trên các mô hình khí hậu tiên tiến, nhóm nghiên cứu phát hiện rằng các hành tinh quay quanh sao lùn trắng có thể có nhiệt độ ấm hơn so với các hành tinh tương tự trong những hệ sao giống Mặt Trời . Khám phá này mở ra hy vọng mới trong việc tìm kiếm sự sống ngoài Trái Đất, đặc biệt khi có hàng tỷ sao lùn trắng trong Dải Ngân Hà.

Nghiên cứu này, được dẫn dắt bởi phó giáo sư Aomawa Shields và công bố trên The Astrophysical Journal , đã so sánh khí hậu của hai loại ngoại hành tinh. Một hành tinh xoay quanh sao lùn trắng đã cạn kiệt năng lượng và một hành tinh trong hệ Kepler-62 (ngôi sao dãy chính gần giống Mặt Trời ). Kết quả mô phỏng khí hậu toàn cầu 3D đã gây ngạc nhiên lớn: hành tinh quay quanh sao lùn trắng có thể ấm hơn đáng kể so với hành tinh trong hệ Kepler-62, dù cả hai nhận được năng lượng tương đương từ ngôi sao của mình.

Trước đây, giới nghiên cứu ít chú ý đến khả năng duy trì sự sống của sao lùn trắng. Các ngôi sao này không còn phản ứng tổng hợp hạt nhân mà chỉ tỏa ra nhiệt lượng còn sót lại từ lớp vỏ ngoài. Tuy nhiên, các mô phỏng gần đây cho thấy rằng, nếu một hành tinh đá tồn tại trong vùng có thể sống được của sao lùn trắng, nó có thể có điều kiện thuận lợi hơn so với những dự đoán trước đây. Đây là câu hỏi thú vị: Liệu các sao lùn trắng này có thể là mục tiêu lý tưởng để tìm kiếm sự sống trong vũ trụ?

Tốc độ quay của hành tinh là một yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến nhiệt độ của nó. Vùng có thể ở được của sao lùn trắng (khu vực mà nước lỏng có thể tồn tại trên bề mặt) gần sao chủ hơn so với vùng tương tự xung quanh các ngôi sao lớn hơn như Kepler-62. Điều này khiến các hành tinh quay quanh sao lùn trắng có chu kỳ quay nhanh hơn rất nhiều. Cụ thể, nghiên cứu cho thấy hành tinh quanh sao lùn trắng có thể quay chỉ trong khoảng 10 giờ, trong khi hành tinh quanh Kepler-62 mất đến 155 ngày để hoàn thành một vòng quay.

Tốc độ quay ảnh hưởng trực tiếp đến khí hậu hành tinh qua cách phân bố các đám mây và hiệu ứng nhà kính. Khi hành tinh quay chậm, như trong hệ Kepler-62, mây nước lỏng tích tụ ở mặt ban ngày sẽ phản xạ nhiệt ra không gian, làm hành tinh trở nên lạnh hơn. Ngược lại, hành tinh quay nhanh quanh sao lùn trắng sẽ có khí quyển lưu thông mạnh mẽ hơn, giúp ngăn sự hình thành các lớp mây dày đặc và giữ lại nhiều nhiệt lượng hơn.

Vì nằm gần sao chủ, các hành tinh quay quanh sao lùn trắng và Kepler-62 có khả năng bị khóa thủy triều, tức là chúng luôn quay một mặt về phía sao chủ, giống như cách Mặt Trăng luôn quay về một mặt của Trái Đất. Điều này tạo ra một môi trường có ban ngày vĩnh cửu và ban đêm vĩnh cửu trên hành tinh. Tuy nhiên, sự khác biệt về tốc độ quay dẫn đến ảnh hưởng khí hậu khác biệt giữa hai hệ sao.

Với chu kỳ quay dài của hành tinh Kepler-62, mây sẽ tích tụ ở mặt ban ngày, làm giảm nhiệt độ tổng thể và khiến hành tinh trở nên lạnh hơn so với mức lý tưởng. Ngược lại, hành tinh quay quanh sao lùn trắng có tốc độ quay nhanh đến mức không đủ thời gian để hình thành lớp mây dày, giúp bề mặt hành tinh ấm áp hơn và có nhiều khu vực có thể sinh sống.

Shields nhận xét: “Hành tinh quanh Kepler-62 có quá nhiều mây ở mặt ban ngày, gây hiện tượng làm lạnh quá mức và giảm đáng kể diện tích có thể sinh sống. Trong khi đó, hành tinh quay quanh sao lùn trắng không có thời gian tích tụ mây dày, giúp giữ nhiệt tốt hơn và tạo điều kiện thuận lợi hơn cho sự sống”.

Hiệu ứng nhà kính cũng đóng vai trò quan trọng. Với ít mây hơn vào ban ngày, hành tinh quanh sao lùn trắng hấp thụ nhiệt nhiều hơn, trong khi vào ban đêm, hiệu ứng nhà kính giúp giữ lại nhiệt, ngăn bề mặt bị đóng băng. Điều này giúp duy trì nhiệt độ hành tinh ổn định và cho phép nước lỏng tồn tại lâu dài.

Phát hiện này có ý nghĩa quan trọng trong sinh học vũ trụ. Trước đây, các nhà khoa học chỉ tập trung vào việc tìm kiếm sự sống quanh các ngôi sao dãy chính, đặc biệt là những ngôi sao giống Mặt Trời . Nhưng với hàng tỷ sao lùn trắng trong Dải Ngân Hà, việc khám phá khả năng của các sao này có thể mở rộng phạm vi tìm kiếm các thế giới có thể hỗ trợ sự sống.

Shields khẳng định: “Các kết quả này chỉ ra rằng môi trường xung quanh sao lùn trắng, trước đây được coi là không phù hợp cho sự sống, giờ đây có thể mở ra cơ hội mới trong việc nghiên cứu ngoại hành tinh và sinh học thiên văn. Khi các công nghệ quan sát tiên tiến như Kính viễn vọng Không gian James Webb bắt đầu hoạt động, chúng ta có thể đang bước vào một kỷ nguyên mới, nơi chúng ta sẽ xem xét các thế giới mới xung quanh sao lùn trắng.”

Nghiên cứu này không chỉ thay đổi quan niệm của chúng ta về khả năng sinh sống của hành tinh, mà còn mở ra những hướng nghiên cứu mới trong việc tìm kiếm sự sống ngoài Trái Đất. Với số lượng sao lùn trắng khổng lồ trong vũ trụ, đây có thể là một cơ hội chưa từng được khai thác, mang lại hy vọng mới trong cuộc tìm kiếm những thế giới có thể có sự sống.