Sự sống như chúng ta biết có thể cần đến sét, vì đây là một trong số ít nguồn năng lượng mà một hành tinh có thể tạo ra các hợp chất hóa học phức tạp. Hiện nay, nghiên cứu mới đã phát hiện ra rằng sét, mặc dù không phổ biến, có thể xảy ra trên các ngoại hành tinh bị khóa thủy triều như người hàng xóm gần nhất của chúng ta, Proxima b. Nhưng bản chất đặc biệt của sét trên các hành tinh bị khóa thủy triều đặt ra một số thách thức đối với khả năng duy trì sự sống của chúng.
Một tia sét thông thường có thể đạt tới nhiệt độ lên tới 30.000 kelvin (hơn 50.000 độ F). Điều đó đủ mạnh để phá hủy các khí quyển thông thường và lắp ráp lại chúng thành các hợp chất mới. Trên Trái đất ngày nay, sét phân hủy nitơ và oxy phân tử và tạo ra oxit nitơ.
Tuy nhiên, trên Trái đất sơ khai — trước khi oxy trong khí quyển tăng lên do quang hợp — sét có thể đã đóng vai trò quan trọng trong việc tạo ra nhiều hợp chất tiền sinh học, là các phân tử tạo thành các khối xây dựng của protein.
Chúng ta không biết liệu có bất kỳ ngoại hành tinh nào có sự sống hay không. Chúng ta vẫn chưa tìm thấy một hành tinh song sinh của Trái đất có quỹ đạo phù hợp xung quanh một ngôi sao giống như Mặt trời, nhưng chúng ta đã đến gần rồi. Hãy lấy Proxima b làm ví dụ, một ngoại hành tinh quay quanh ngôi sao gần nhất với hệ mặt trời. Proxima b có kích thước gần bằng Trái đất và quay quanh ngôi sao của nó, Proxima Centauri, ở khoảng cách vừa đủ để có khả năng hỗ trợ nước lỏng.
Nhưng Proxima Centauri là một ngôi sao lùn đỏ, chỉ bằng một phần nhỏ độ sáng và kích thước của mặt trời. Proxima b có quỹ đạo cực kỳ hẹp, với cả một năm chỉ kéo dài 11 ngày. Do gần với ngôi sao mẹ, Proxima b gần như chắc chắn bị khóa thủy triều, nghĩa là nó luôn hướng một mặt về phía ngôi sao, giống như Mặt trăng luôn chỉ hướng một mặt về phía Trái đất.
Do sự quay của nó, hành tinh của chúng ta có một hệ thống thời tiết phong phú. Hệ thống thời tiết này khiến giông sét rất phổ biến, với khoảng 100 tia sét đánh xảy ra ở đâu đó trên toàn cầu mỗi giây. Nhưng một hành tinh bị khóa thủy triều có thể tạo ra giông sét không?
Để trả lời câu hỏi này, một nhóm các nhà nghiên cứu do Denis Sergeev tại Đại học Bristol ở Vương quốc Anh đứng đầu đã tạo ra các mô phỏng khí quyển của một hành tinh bị khóa thủy triều giả, sử dụng cùng loại mô phỏng mà các nhà khí hậu học sử dụng để nghiên cứu thời tiết của Trái đất. Vào tháng 4, họ đã nộp bài báo của họ để xuất bản trên tạp chí Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
Các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng hành tinh bị khóa thủy triều này có thể tạo ra những cơn bão sét đáng kể, nhưng những cơn bão này rất khác so với những cơn bão trên Trái đất.
Những hành tinh xung quanh các ngôi sao nhỏ này có ít sét đánh hơn đáng kể — chỉ một số ít sét đánh mỗi giây, theo mô phỏng cho thấy. Và đó là đối với các hành tinh có bầu khí quyển mỏng hơn nhiều so với bầu khí quyển của Trái đất — chỉ bằng khoảng một phần tư áp suất khí quyển của hành tinh chúng ta. Bầu khí quyển có áp suất cao hơn đã ngăn chặn sự hình thành các ô đối lưu có thể thúc đẩy quá trình hình thành mây và tạo ra ma sát cần thiết để tạo ra sét. Các bầu khí quyển có áp suất lớn hơn Trái Đất 10 lần chỉ có thể tạo ra một tia sét duy nhất sau mỗi vài phút.
Không giống như trên Trái Đất, toàn bộ nhiệt từ ngôi sao đổ về một phía trên một hành tinh bị khóa thủy triều. Nhiệt đó sau đó chảy qua các luồng phản lực mạnh chạy từ phía ban ngày cố định sang phía ban đêm.
Các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng điều này chủ yếu tạo ra thời tiết mạnh ở phía ban ngày, với các tia sét tập trung ở một khu vực hình tròn. Tuy nhiên, trong một số trường hợp, sét đánh chủ yếu xảy ra ở phía ban đêm, ngay sau đường ranh giới ngày-đêm. Chỉ có ở đó mới có đủ hoạt động khí quyển để tạo ra các điều kiện cần thiết cho sét.
Các câu chuyện liên quan:
—Làm thế nào sự sống có thể tồn tại trên các hành tinh bị khóa thủy triều?
—Sự sống trên Trái đất có được tạo ra bởi các tia sét đánh từ đám mây xuống mặt đất không?
—10 ngoại hành tinh giống Trái đất nhất
Nhưng điều đó không có nghĩa là tia sét này chắc chắn có thể giúp tạo ra sự sống. Một lý do nữa là sét đánh ít phổ biến hơn nhiều so với trên Trái đất và do đó có thể không đủ để tạo ra đủ hợp chất tiền sinh học. Một thách thức khác là các tia sét không phân bố đều trên toàn cầu. Chúng có xu hướng tập trung ở phía ban ngày, nơi có thể quá nóng để hỗ trợ sự sống.
Tuy nhiên, câu chuyện về sự sống trên các ngoại hành tinh, ngay cả những hành tinh bị khóa thủy triều, vẫn chưa kết thúc. Và thiên nhiên đã chứng minh hết lần này đến lần khác rằng sự sống… luôn tìm ra cách.
Một tia sét thông thường có thể đạt tới nhiệt độ lên tới 30.000 kelvin (hơn 50.000 độ F). Điều đó đủ mạnh để phá hủy các khí quyển thông thường và lắp ráp lại chúng thành các hợp chất mới. Trên Trái đất ngày nay, sét phân hủy nitơ và oxy phân tử và tạo ra oxit nitơ.
Tuy nhiên, trên Trái đất sơ khai — trước khi oxy trong khí quyển tăng lên do quang hợp — sét có thể đã đóng vai trò quan trọng trong việc tạo ra nhiều hợp chất tiền sinh học, là các phân tử tạo thành các khối xây dựng của protein.
Chúng ta không biết liệu có bất kỳ ngoại hành tinh nào có sự sống hay không. Chúng ta vẫn chưa tìm thấy một hành tinh song sinh của Trái đất có quỹ đạo phù hợp xung quanh một ngôi sao giống như Mặt trời, nhưng chúng ta đã đến gần rồi. Hãy lấy Proxima b làm ví dụ, một ngoại hành tinh quay quanh ngôi sao gần nhất với hệ mặt trời. Proxima b có kích thước gần bằng Trái đất và quay quanh ngôi sao của nó, Proxima Centauri, ở khoảng cách vừa đủ để có khả năng hỗ trợ nước lỏng.
Nhưng Proxima Centauri là một ngôi sao lùn đỏ, chỉ bằng một phần nhỏ độ sáng và kích thước của mặt trời. Proxima b có quỹ đạo cực kỳ hẹp, với cả một năm chỉ kéo dài 11 ngày. Do gần với ngôi sao mẹ, Proxima b gần như chắc chắn bị khóa thủy triều, nghĩa là nó luôn hướng một mặt về phía ngôi sao, giống như Mặt trăng luôn chỉ hướng một mặt về phía Trái đất.
Do sự quay của nó, hành tinh của chúng ta có một hệ thống thời tiết phong phú. Hệ thống thời tiết này khiến giông sét rất phổ biến, với khoảng 100 tia sét đánh xảy ra ở đâu đó trên toàn cầu mỗi giây. Nhưng một hành tinh bị khóa thủy triều có thể tạo ra giông sét không?
Để trả lời câu hỏi này, một nhóm các nhà nghiên cứu do Denis Sergeev tại Đại học Bristol ở Vương quốc Anh đứng đầu đã tạo ra các mô phỏng khí quyển của một hành tinh bị khóa thủy triều giả, sử dụng cùng loại mô phỏng mà các nhà khí hậu học sử dụng để nghiên cứu thời tiết của Trái đất. Vào tháng 4, họ đã nộp bài báo của họ để xuất bản trên tạp chí Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
Các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng hành tinh bị khóa thủy triều này có thể tạo ra những cơn bão sét đáng kể, nhưng những cơn bão này rất khác so với những cơn bão trên Trái đất.
Những hành tinh xung quanh các ngôi sao nhỏ này có ít sét đánh hơn đáng kể — chỉ một số ít sét đánh mỗi giây, theo mô phỏng cho thấy. Và đó là đối với các hành tinh có bầu khí quyển mỏng hơn nhiều so với bầu khí quyển của Trái đất — chỉ bằng khoảng một phần tư áp suất khí quyển của hành tinh chúng ta. Bầu khí quyển có áp suất cao hơn đã ngăn chặn sự hình thành các ô đối lưu có thể thúc đẩy quá trình hình thành mây và tạo ra ma sát cần thiết để tạo ra sét. Các bầu khí quyển có áp suất lớn hơn Trái Đất 10 lần chỉ có thể tạo ra một tia sét duy nhất sau mỗi vài phút.
Không giống như trên Trái Đất, toàn bộ nhiệt từ ngôi sao đổ về một phía trên một hành tinh bị khóa thủy triều. Nhiệt đó sau đó chảy qua các luồng phản lực mạnh chạy từ phía ban ngày cố định sang phía ban đêm.
Các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng điều này chủ yếu tạo ra thời tiết mạnh ở phía ban ngày, với các tia sét tập trung ở một khu vực hình tròn. Tuy nhiên, trong một số trường hợp, sét đánh chủ yếu xảy ra ở phía ban đêm, ngay sau đường ranh giới ngày-đêm. Chỉ có ở đó mới có đủ hoạt động khí quyển để tạo ra các điều kiện cần thiết cho sét.
Các câu chuyện liên quan:
—Làm thế nào sự sống có thể tồn tại trên các hành tinh bị khóa thủy triều?
—Sự sống trên Trái đất có được tạo ra bởi các tia sét đánh từ đám mây xuống mặt đất không?
—10 ngoại hành tinh giống Trái đất nhất
Nhưng điều đó không có nghĩa là tia sét này chắc chắn có thể giúp tạo ra sự sống. Một lý do nữa là sét đánh ít phổ biến hơn nhiều so với trên Trái đất và do đó có thể không đủ để tạo ra đủ hợp chất tiền sinh học. Một thách thức khác là các tia sét không phân bố đều trên toàn cầu. Chúng có xu hướng tập trung ở phía ban ngày, nơi có thể quá nóng để hỗ trợ sự sống.
Tuy nhiên, câu chuyện về sự sống trên các ngoại hành tinh, ngay cả những hành tinh bị khóa thủy triều, vẫn chưa kết thúc. Và thiên nhiên đã chứng minh hết lần này đến lần khác rằng sự sống… luôn tìm ra cách.
