Bí ẩn hành tinh dung nham HD 3167 b: Kính thiên văn Webb phát hiện bầu khí quyển kỳ lạ

Tháng 10 năm 2026, các nhà nghiên cứu tại Đại học Chicago công bố một phát hiện đáng chú ý từ Kính thiên văn không gian James Webb: hành tinh đá HD 3167 b sở hữu dấu vết rõ ràng của một bầu khí quyển. Nằm cách Trái Đất khoảng 154 năm ánh sáng thuộc chòm sao Song Ngư, siêu Trái Đất này hoàn thành quỹ đạo quanh sao chủ chỉ trong đúng 24 giờ. Ở cự ly quá gần, bề mặt hành tinh bị nung nóng thành một đại dương dung nham. Theo các mô hình thiên văn thông thường, gió sao và bức xạ cực mạnh đáng lẽ đã thổi bay mọi tầng khí bao quanh một thế giới nhỏ như vậy. Việc HD 3167 b vẫn giữ được lớp khí quyển không chỉ thách thức các dự đoán hiện tại mà còn giúp làm sáng tỏ cách các hành tinh đá bảo tồn tầng khí trong điều kiện khắc nghiệt. [1]

Hơn 6.300 ngoại hành tinh và cuộc tìm kiếm hành tinh đá có khí quyển

Hành trình khám phá các thế giới ngoài Hệ Mặt Trời đã đạt cột mốc khi giới thiên văn học lập danh mục cho hơn 6.300 ngoại hành tinh. Việc tìm kiếm những hành tinh đá có bầu khí quyển luôn là ưu tiên hàng đầu, bởi lớp khí bao quanh đóng vai trò then chốt giúp duy trì nước ở dạng lỏng – điều kiện cần thiết cho sự sống. Dù vậy, phần lớn ngoại hành tinh đã biết lại là các hành tinh khí khổng lồ. Trong số các thế giới đá đã ghi nhận, tỷ lệ sở hữu bầu khí quyển lại rất khiêm tốn. [1]

Thách thức lớn nhất đối với các hành tinh đá xuất phát từ cự ly với sao trung tâm. Khi di chuyển quá gần sao chủ, bức xạ cực mạnh cùng gió sao liên tục bắn phá bề mặt, làm xói mòn tầng khí bao quanh. Các quan sát từ Kính thiên văn James Webb cho thấy đa số hành tinh đá nhỏ quay quanh những ngôi sao lân cận chỉ là những khối đá trọc không có khí quyển. Thực tế này từng khiến các nhà khoa học tin rằng những thế giới cận kề sao chủ khó có thể giữ lại bất kỳ lớp khí bảo vệ nào. [1]

Kỳ tích HD 3167 b: Bầu khí quyển trên một thế giới dung nham

Nhóm nghiên cứu do nhà khoa học Brandon Park Coy tại Đại học Chicago dẫn đầu đã công bố phát hiện bất ngờ về HD 3167 b trên tạp chí The Astrophysical Journal Letters. Là một siêu Trái Đất thuộc chòm sao Song Ngư cách Trái Đất 154 năm ánh sáng, HD 3167 b quay quanh sao chủ với chu kỳ chỉ dài bằng một ngày Trái Đất. Cự ly ngắn khiến bán cầu hướng về sao chủ bị nung chảy thành đại dương dung nham. Thành phần khoáng vật trên hành tinh được nhận định có nhiều điểm tương đồng với lớp manti của Trái Đất, chứa hàm lượng silicat cao. [1]

Chính môi trường khắc nghiệt này khiến sự tồn tại của bầu khí quyển trên HD 3167 b trở thành điều đáng kinh ngạc. Đồng tác giả nghiên cứu, Phó giáo sư Edwin Kite, giải thích rằng hành tinh đá càng ở gần sao chủ thì khả năng giữ khí quyển càng thấp do chịu tác động mạnh từ photon năng lượng cao và gió sao. Dù vậy, quan sát thực tế chỉ ra rằng nhiều thế giới dung nham vẫn duy trì được tầng khí. Tuy HD 3167 b không thích hợp cho sự sống, việc nghiên cứu hành tinh này giúp làm rõ các quá trình vật lý tác động lên những thế giới đá ngoài Hệ Mặt Trời. [1]

Đo bức xạ hồng ngoại trung qua phương pháp nhật thực phụ

Ở khoảng cách 154 năm ánh sáng, các nhà thiên văn học không thể chụp ảnh trực tiếp bề mặt HD 3167 b. Thay vào đó, Kính thiên văn James Webb thu nhận bức xạ trong dải sóng hồng ngoại trung để tính toán nhiệt độ của hành tinh. Nhóm nghiên cứu áp dụng phương pháp nhật thực phụ, đo độ suy giảm ánh sáng hồng ngoại trung khi hành tinh đi khuất sau sao chủ. Sự chênh lệch năng lượng này cho phép xác định chính xác lượng nhiệt phát ra từ chính bề mặt HD 3167 b. [1]

Nguyên lý phát hiện khí quyển dựa trên việc so sánh nhiệt độ đo được với tính toán lý thuyết. Nếu không có khí quyển, bán cầu ban ngày của HD 3167 b sẽ đạt mức nhiệt cực đại dự đoán dựa trên khoảng cách và độ phản xạ bề mặt. Ngược lại, một bầu khí quyển sẽ giúp phân phối sức nóng sang phía ban đêm hoặc hình thành mây phản xạ bớt bức xạ sao. Phân tích dữ liệu chỉ ra rằng bán cầu ban ngày của HD 3167 b mát hơn đáng kể so với mức nhiệt cực đại dự đoán, cung cấp bằng chứng vững chắc về một bầu khí quyển bao quanh. [1]

Ngưỡng nhiệt độ chuyển tiếp và câu hỏi thành phần khí quyển

Kết quả trên HD 3167 b là phát hiện đầu tiên thuộc chương trình khảo sát 10 thế giới dung nham do Tiến sĩ Megan Weiner Mansfield tại Đại học Maryland khởi xướng. Chương trình nhằm tìm hiểu xem có tồn tại một ngưỡng nhiệt độ tới hạn quyết định sự hình thành khí quyển hay không. Trong số các hành tinh dung nham đã xác nhận có khí quyển, HD 3167 b là thế giới mát nhất. Việc nghiên cứu hành tinh này giúp kiểm chứng giả thuyết về thời điểm tầng mây silicat xuất hiện để phản xạ năng lượng sao và hạ nhiệt bề mặt. [1]

Bên cạnh cơ chế điều hòa nhiệt, thành phần hóa học của khí quyển HD 3167 b vẫn là ẩn số cần làm rõ. Trước đây, các nhà lý thuyết cho rằng bầu khí quyển trên thế giới dung nham chủ yếu cấu tạo từ hơi đá bốc lên từ bề mặt magma. Tuy nhiên, dữ liệu mới gợi ý khí quyển ở đây có thể chứa các khí nặng hơn như carbon dioxide, carbon monoxide hoặc hơi nước. Việc tiếp tục theo dõi HD 3167 b sẽ cung cấp lời giải cho mối tương tác giữa vỏ đá nóng chảy và tầng khí bao quanh. [1]

Cửa sổ thời gian nhìn về quá khứ Trái Đất

Dù HD 3167 b là thế giới khắc nghiệt không thể dung dưỡng sự sống, nghiên cứu này lại mang ý nghĩa quan trọng với việc thấu hiểu lịch sử Trái Đất. Trong vài triệu năm đầu tiên sau khi Hệ Mặt Trời hình thành, Trái Đất sơ khai từng bị nung nóng dữ dội bởi năng lượng từ vô số cuộc va chạm hành tinh mầm. Bề mặt hành tinh khi đó là một đại dương magma nóng chảy toàn phần, có bối cảnh vật lý tương đồng với các hành tinh dung nham hiện nay. [1]

Nhờ quan sát HD 3167 b qua Kính thiên văn James Webb, giới khoa học có được một mô hình thực tế để nghiên cứu cơ chế giữ khí quyển trên những thế giới đá đang nóng chảy. Những dữ liệu thu được giúp giới nghiên cứu từng bước tái dựng giai đoạn tiến hóa sớm của Trái Đất, từ đó giải thích hành trình Trái Đất thoát khỏi trạng thái dung nham để trở thành một hành tinh xanh sở hữu bầu khí quyển ôn hòa. [1]