Phát hiện chưa từng có về một ngoại hành tinh 'toàn mùi trứng thối', cách Trái Đất 35 năm ánh sáng

Các nhà thiên văn học đã sử dụng kính viễn vọng không gian James Webb Space Telescope (JWST) để nghiên cứu một loại hành tinh hoàn toàn mới. Kết quả nghiên cứu của nhóm đã được công bố ngày 16/3 trên tạp chí Nature Astronomy.

Ngoại hành tinh này có ký hiệu L 98-59 d, quay quanh một ngôi sao lùn đỏ nhỏ cách Trái Đất khoảng 35 năm ánh sáng. Dữ liệu từ JWST cùng với một loạt kính thiên văn đặt trên Trái Đất cho thấy ngoại hành tinh này có kích thước khoảng gấp 1,6 lần Trái Đất, lại có mật độ cực thấp. Khí quyển của nó chứa đầy hydro sulfide, một hợp chất nổi tiếng với mùi trứng thối đặc trưng.

Trong điều kiện thông thường, L 98-59 d có thể được xếp vào loại hành tinh khí nhỏ dạng đá với bầu khí quyển giàu hydro, hoặc là một thế giới đại dương “hycean” giàu nước. Trưởng nhóm nghiên cứu Harrison Nicholls thuộc University of Oxford cho biết trong một tuyên bố, toàn bộ cấu trúc của hành tinh này có thể ở dạng lỏng.

“Cấu trúc của nó giống như mật mía nóng chảy. Rất có thể lõi của hành tinh này cũng ở trạng thái nóng chảy”, ông nói.

Nhiệt độ bề mặt của L 98-59 d được ước tính có thể lên tới khoảng 1.900°C, với những đại dương dung nham cuộn trào do lực thủy triều từ các hành tinh lân cận. Bầu khí quyển của hành tinh này có thể chứa nhiều khí hydro sunfua, tạo ra mùi giống trứng thối. Với điều kiện khắc nghiệt như vậy, các nhà khoa học cho rằng môi trường tại đây khó có thể hỗ trợ sự sống.

“Phát hiện này cho thấy các hệ phân loại mà các nhà thiên văn hiện đang sử dụng để mô tả các hành tinh nhỏ có thể còn quá đơn giản. Mặc dù hành tinh dung nham này khó có khả năng hỗ trợ sự sống, nó phản ánh sự đa dạng rộng lớn của các thế giới tồn tại bên ngoài Hệ Mặt Trời. Từ đó, chúng ta có thể đặt câu hỏi: còn những loại hành tinh nào khác đang chờ được khám phá?”, Tiến sĩ Harrison Nicholls nhận định.

Nicholls và các cộng sự đã sử dụng các mô phỏng máy tính tiên tiến để tái hiện gần 5 tỷ năm lịch sử của L 98-59 d. Sau đó, họ so sánh các mô hình này với dữ liệu quan sát thực tế từ kính thiên văn nhằm tái dựng những gì đang diễn ra sâu bên dưới bề mặt của ngoại hành tinh này.

Kết quả cho thấy L 98-59 d nhiều khả năng sở hữu một lớp phủ gồm silicat nóng chảy, tương tự dung nham trên Trái Đất, cùng với một đại dương magma bao phủ toàn bộ hành tinh. Đại dương magma toàn cầu này cho phép hành tinh tích trữ một lượng lớn lưu huỳnh trong thời gian dài. Các khí giàu lưu huỳnh sau đó được giải phóng dần vào khí quyển của L 98-59 d trong suốt hàng tỷ năm, bao gồm sulfur dioxide và các phân tử chứa lưu huỳnh khác mà JWST đã phát hiện trong tầng khí quyển phía trên.

Kho dự trữ magma này cũng có thể đã giúp L 98-59 d duy trì bầu khí quyển giàu hydro và lưu huỳnh, ngăn không cho nó bị thất thoát ra không gian dưới tác động bắn phá của tia X từ ngôi sao chủ.

Trong suốt hàng tỷ năm, các phân tử liên tục trao đổi giữa khí quyển và phần bên trong hành tinh, định hình nên một thế giới đầu tiên thuộc lớp hành tinh mới giàu khí lưu huỳnh, với đại dương magma tồn tại lâu dài.

Các mô phỏng của nhóm nghiên cứu cho thấy L 98-59 d có thể đã hình thành với lượng lớn vật chất dễ bay hơi và từng là một hành tinh dạng cận Hải Vương tinh có kích thước lớn hơn nhiều. Trải qua hàng tỷ năm, hành tinh này dần co lại và nguội đi, mất đi một phần nhưng không phải toàn bộ khí quyển.

Thành viên nhóm nghiên cứu Raymond Pierrehumbert, cũng thuộc Đại học Oxford, cho biết: “Điều thú vị là chúng ta có thể sử dụng các mô hình máy tính để khám phá phần bên trong ẩn giấu của một hành tinh mà con người sẽ không bao giờ đặt chân tới.

Dù các nhà thiên văn chỉ có thể đo kích thước, khối lượng và thành phần khí quyển của hành tinh từ xa, nghiên cứu này cho thấy vẫn có thể tái dựng quá khứ sâu xa của những thế giới xa lạ này, đồng thời phát hiện ra những loại hành tinh không có tương đương trong Hệ Mặt Trời của chúng ta.”