Trong gần bốn năm, tàu vũ trụ Kepler của NASA đã bay trong không gian, khảo sát góc thiên hà của chúng ta. Nó đã theo dõi hơn 150.000 ngôi sao, tìm kiếm các hành tinh có kích thước tương đương Trái đất thuộc về các hệ mặt trời khác. Nhiệm vụ đã không gây thất vọng; Kepler đã tìm thấy vô số ví dụ về một loại hành tinh được gọi là siêu Trái đất.
Những hành tinh xa xôi này có thể khiến bạn nhớ về nhà - chúng là đá, nhỏ hơn những người khổng lồ khí, nằm gần ngôi sao của chúng và có bầu không khí tương đối mỏng. Nhưng chúng lớn hơn đá cẩm thạch màu xanh lam: Những siêu Trái đất này có khối lượng lớn gấp hai đến 10 lần so với Trái đất của chúng ta.
Bởi vì có rất nhiều siêu Trái đất ngoài kia, nó đặt ra câu hỏi: Điều gì sẽ xảy ra với hành tinh của chúng ta nếu nó có kích thước gấp hai hoặc 10 lần so với bây giờ?
Có thể Trái đất và các hành tinh bên trong khác của hệ mặt trời của chúng ta đang đi theo hướng đó, Mickey Rosenthal, một ứng cử viên tiến sĩ nghiên cứu về sự hình thành hành tinh tại Đại học California, Santa Cruz, nói với Live Science. Một giả thuyết cho rằng hành tinh khổng lồ Sao Mộc trở nên quá lớn đến nỗi nó cắt đứt quyền truy cập vào các khối xây dựng vũ trụ cần thiết để làm cho các hành tinh bên trong lớn hơn - bỏ đói chúng một cách hiệu quả, Rosenthal nói.
Bất kể lý do cho kích thước hiện tại của Trái đất, không có cách nào để thực sự biết điều gì sẽ xảy ra với Trái đất nếu nó là siêu. Nhưng các nhà khoa học có một số ý tưởng dựa trên những gì họ đã học được về anh em họ xa của chúng ta.
Để bắt đầu, bạn sẽ ngắn hơn - bạn, Núi Everest và mọi cây trong Công viên Quốc gia Sequoia của California - bởi vì nếu bạn tăng kích thước của một hành tinh và giữ mọi thứ khác giống hệt nhau, trọng lực cũng tăng. Nếu Trái đất có kích thước gấp đôi, bạn sẽ nặng hơn, vì lực hấp dẫn tăng khi mật độ và bán kính của hành tinh tăng. Sẽ cần nhiều năng lượng hơn để chống lại lực hấp dẫn, vì vậy các cấu trúc chúng ta có ngày nay sẽ không đủ mạnh để đứng cao như bây giờ.
Với một hành tinh lớn hơn và trường hấp dẫn mạnh hơn, Trái đất cũng sẽ gặp nhiều va chạm hơn, Rory Barnes, một nhà lý thuyết nghiên cứu về khả năng cư trú của hành tinh tại Đại học Washington, nói với Live Science. Là một siêu hành tinh, lực hấp dẫn lớn hơn của Trái đất sẽ thu hút hiệu quả các tiểu hành tinh lớn hơn và lớn hơn, do đó, các vụ va chạm "kiểu Armageddon" sẽ trở thành mối quan tâm nhiều hơn so với hiện tại, Barnes nói.
Nếu siêu Trái đất giả thuyết thậm chí còn lớn hơn, gấp 10 lần khối lượng hiện tại của nó, những thay đổi mạnh mẽ có thể bắt đầu xảy ra trong nội địa Trái đất. Lõi sắt và lớp phủ chất lỏng cũng sẽ lớn hơn 10 lần và với lực hấp dẫn tác động lên một khối lượng lớn hơn, áp lực bên dưới bề mặt Trái đất sẽ tăng lên. Áp suất cao này có thể khiến lõi sắt hóa cứng, Barnes nói.
Đến bây giờ, dòng điện đối lưu trong lõi chất lỏng một phần của chúng ta tạo ra từ trường Trái đất. Nhưng nếu lõi được hóa cứng, dòng điện sẽ dừng lại và từ trường có thể bị suy yếu hoặc bị loại bỏ, Barnes nói. Nếu từ trường của chúng ta mờ dần hoặc biến mất, nó sẽ rất tệ cho sự sống trên Trái đất, Barnes nói.
Từ trường của chúng ta "che chắn sự sống trên hành tinh khỏi sự khó chịu của không gian", Barnes lưu ý. Không có nó, các hạt tích điện bay trong không gian, còn được gọi là bão mặt trời, có thể lao vào Trái đất. Và những hạt nhỏ này có thể gây ra tất cả các loại vấn đề, bao gồm phá vỡ DNA và làm tăng nguy cơ ung thư, ông nói.
Barnes cũng chỉ ra rằng một phần bên trong lớn hơn có thể khiến siêu Trái đất hoạt động mạnh hơn núi lửa so với hiện tại. Khi bán kính của hành tinh tăng lên, bên trong sẽ có nhiều năng lượng hơn và ít nơi hơn để năng lượng đó thoát ra. Nhiều vụ phun trào núi lửa sẽ không gây ngạc nhiên, ông nói. Kiến tạo mảng cũng vậy, sẽ khác với một siêu trái đất. Nhưng hiệu quả chính xác vẫn là một câu hỏi mở. Một lớp phủ lớn hơn cũng sẽ nóng hơn, có thể gây ra dòng đối lưu mạnh mẽ hơn sẽ đẩy các tấm xung quanh nhiều hơn. Ngược lại, có thể dưới áp lực cao, lớp vỏ sẽ hoàn toàn hợp nhất với nhau và kiến tạo mảng hoàn toàn không tồn tại.
Dựa trên các siêu Trái đất mà các nhà khoa học đã tìm thấy cho đến nay, chúng ta thực sự không thể chắc chắn Trái đất thậm chí có thể ở được nếu đó là một siêu Trái đất. Kính viễn vọng không gian Kepler là tốt nhất trong việc phát hiện các hành tinh gần ngôi sao của chúng - gần hơn nhiều so với Trái đất so với mặt trời. Hầu hết các siêu trái đất được khoa học biết đến gần như là ngôi sao của chúng giống như sao Thủy đối với mặt trời của chúng ta.
Để Trái đất có thể so sánh được, nó cần phải có quỹ đạo khoảng 100 ngày, Hilke Schlichting, phó giáo sư vật lý thiên văn tại Đại học California, Los Angeles cho biết. Quỹ đạo đó có thể ở được trong các hệ có sao nhỏ hơn mặt trời, nhưng nếu Trái đất của chúng ta ở gần mặt trời của chúng ta, tất cả nước trên hành tinh sẽ bốc hơi, Schlichting nói.
Nói cách khác, Trái đất sẽ ra khỏi vùng có thể ở được và về bản chất, sẽ trở thành một hành tinh hơi nước, cô nói.
Đáng ngạc nhiên, nhiều siêu Trái đất được phát hiện cho đến nay dường như rất giàu nước, giống như toàn bộ thế giới nước, Rodrigo Luger, Nghiên cứu viên Flatiron tại Trung tâm Vật lý thiên văn tính toán của Quỹ Simon tại thành phố New York, cho biết trong một cuộc phỏng vấn. Có thể những hành tinh này hình thành từ những tảng băng lớn và sau đó di chuyển gần các ngôi sao của chúng, khiến băng của chúng tan chảy, ông nói.
Tuy nhiên, những hành tinh này có thể không thể ở được, vì đại dương sâu của chúng rơi xuống một lớp băng rắn. Băng này không được hình thành bởi nhiệt độ thấp, mà bởi áp lực cực mạnh của đại dương siêu sâu, buộc các phân tử nước rơi vào trạng thái rắn. Lớp băng này ngăn chặn mọi tương tác giữa khí quyển và bên trong hành tinh, nghĩa là không có chu trình carbon (quá trình carbon đi qua khí quyển, đại dương và vỏ) hoặc không trao đổi khoáng chất (điều chỉnh nhiệt độ dài hạn của Trái đất thông qua tương tác giữa khí quyển và lớp phủ), theo Luger. Điều đó không thúc đẩy khả năng cư trú - ít nhất là cho cuộc sống như chúng ta biết.
Thực tế là các nhà khoa học có nhiều câu hỏi về siêu Trái đất hơn là họ có câu trả lời. Và chúng ta không hiểu đầy đủ về vật lý của chính nội thất của chúng ta, ít hơn nhiều so với một hành tinh cách xa nhiều hệ mặt trời, Luger nói. Chúng ta không biết điều gì sẽ xảy ra nếu Trái đất siêu lớn hơn hoặc gần mặt trời hơn. Nhưng, cho đến nay, có vẻ như rất may mắn khi chúng ta không sống trên một hành tinh là bất kỳ thứ gì trong số đó.
Lưu ý của biên tập viên: Câu chuyện này đã được cập nhật để lưu ý rằng nếu Trái đất có khối lượng gấp đôi, lực hấp dẫn sẽ tăng, nhưng không tăng gấp đôi. Ngoài ra, để làm rõ rằng các siêu Trái đất là các hành tinh có khối lượng lớn gấp từ hai đến 10 lần hành tinh của chúng ta.
