Bản tin thời tiết từ… 500 năm ánh sáng
Hãy tưởng tượng một bản tin thời tiết như thế này: 'Tại hành tinh WASP-76b, hôm nay trời mưa sắt, gió giật 10.000 km/h, chênh lệch nhiệt độ giữa ngày và đêm vượt 1.000°C. Quý vị không nên ra ngoài.' Nghe như khoa học viễn tưởng — nhưng đây là dữ liệu thực, thu thập từ ánh sáng của một ngôi sao cách chúng ta hàng trăm năm ánh sáng.
Trong những năm gần đây, ngành khí tượng học ngoại hành tinh — tức là nghiên cứu thời tiết và khí hậu của các thế giới ngoài Hệ Mặt Trời — đã bước vào kỷ nguyên bùng nổ chưa từng có, nhờ Kính viễn vọng Không gian James Webb (JWST) đi vào hoạt động từ năm 2022.
Ánh sáng nói gì với chúng ta?
Kỹ thuật then chốt có tên gọi là quang phổ truyền qua (transmission spectroscopy). Khi một ngoại hành tinh đi ngang qua phía trước ngôi sao chủ, ánh sáng của ngôi sao đó bị lọc qua bầu khí quyển hành tinh. Mỗi phân tử khí — hơi nước, carbon dioxide, methane, sulfur dioxide — hấp thụ ánh sáng ở những bước sóng đặc trưng, để lại 'dấu tay' hóa học trong phổ hồng ngoại. JWST đọc được những dấu tay đó với độ chính xác vượt xa các kính tiền nhiệm như Hubble hay Spitzer.
Từ đó, các nhà khoa học suy ra được gradient nhiệt độ, lớp mây, chiều gió, và thành phần khí quyển của những thế giới cách chúng ta hàng chục đến hàng trăm năm ánh sáng.
Mốc quan trọng: Hệ TRAPPIST-1
Năm 2023, JWST cung cấp bằng chứng quan trọng rằng hành tinh TRAPPIST-1c — một hành tinh đá cỡ Trái Đất trong hệ cách chúng ta khoảng 39 năm ánh sáng — có khả năng không có bầu khí quyển dày đặc kiểu sao Kim. Đây là kết quả mang tính bước ngoặt: lần đầu tiên, nhân loại bắt đầu thu hẹp danh sách những thế giới lân cận có thể phù hợp với sự sống.
Các 'Sao Mộc nóng' (Hot Jupiters) — hành tinh khí khổng lồ quay sát ngôi sao chủ — là đối tượng nghiên cứu nhiều nhất, với những hiện tượng thời tiết cực đoan như mưa sắt, mưa silicat, và siêu bão không bao giờ tắt.
Thận trọng với dữ liệu gián tiếp
Tuy nhiên, giới khoa học cũng cảnh báo rõ ràng: dữ liệu quang phổ là gián tiếp và phụ thuộc vào mô hình lý thuyết. Điều đó có nghĩa là những gì chúng ta 'thấy' trong phổ ánh sáng thực ra là những gì mô hình toán học của chúng ta cho phép ta nhìn thấy. Đặc biệt, lớp mây ngoại hành tinh nổi tiếng khó phân biệt với các tín hiệu khác — và có thể che khuất hoặc giả mạo dấu hiệu của sự sống.
Ngay cả khi các Kính thiên văn Cực lớn (ELT) trên mặt đất — như Kính ELT châu Âu đang xây dựng tại Chile — được đưa vào vận hành để bổ trợ cho JWST, nhân loại vẫn chưa thể xác nhận chắc chắn điều kiện duy trì sự sống trên bất kỳ ngoại hành tinh đá nào.
Từ bão ngoài vũ trụ đến bão ở Biển Đông
Với người Việt Nam, câu chuyện này có một chiều sâu rất riêng. Là quốc gia nằm trong vùng chịu ảnh hưởng nặng nề của biến đổi khí hậu — với những mùa bão ngày càng khắc nghiệt, lũ lụt miền Trung, và nước biển dâng đe dọa đồng bằng sông Cửu Long — chúng ta hiểu rõ hơn ai hết rằng bầu khí quyển không phải là điều hiển nhiên.
Về bản chất, khi các nhà khoa học xây dựng mô hình khí hậu cho ngoại hành tinh, họ đang dùng cùng nguyên lý vật lý khí quyển mà chúng ta áp dụng cho Trái Đất. Nghịch lý thú vị là: nhìn ra vũ trụ để hiểu rõ hơn bầu trời ngay trên đầu mình.
Việt Nam đang đầu tư ngày càng nhiều vào giáo dục STEM và có sự quan tâm lớn trong cộng đồng khoa học trẻ đối với vật lý thiên văn. Ngành khí tượng học ngoại hành tinh — đang được xây dựng theo đúng nghĩa đen ngay trước mắt chúng ta — là minh chứng rằng ranh giới của tri thức không phải là bức tường, mà là đường chân trời.
Theo thông tin hiện có, các kết quả cụ thể từ JWST vẫn đang trong quá trình đánh giá đồng nghiệp và có thể được cập nhật theo thời gian.
— Bài viết này được tổng hợp và biên soạn bởi AI LUMINA từ các nguồn đã xác thực. Dữ liệu và thông tin dẫn nguồn từ: Nautilus Magazine.