Chúng tôi đứng trên rìa của giai đoạn tiếp theo của khám phá hành tinh. Các hành tinh khối lượng Trái đất nằm ngoài tầm với ngày nay, nhưng một lớp hành tinh siêu Trái đất mới hiện đang được phát hiện, và nhiều hơn nữa sẽ được bật lên với thế hệ kính viễn vọng trên mặt đất và không gian tiếp theo. Có lẽ nghiên cứu thú vị nhất sẽ có trong bầu khí quyển của các hành tinh này.
Siêu Trái đất có thể có khối lượng gấp 10 lần Trái đất, nhưng với bề mặt rắn và nước lỏng, chúng rất có thể ở được. Một bài thuyết trình gần đây của Eliza Miller-Ricci từ Đại học Harvard tại cuộc họp lần thứ 213 của Hiệp hội Thiên văn học Mỹ đã thảo luận về các loại khí quyển mà các nhà thiên văn học có thể thấy khi các siêu Trái đất này bắt đầu xuất hiện. Mặc dù thú vị về mặt khoa học - sự vượt trội về địa chất, bằng chứng về kiến tạo mảng và độ dày hoặc độ mỏng của khí quyển, câu hỏi thú vị nhất sẽ là: các hành tinh siêu Trái đất có thể hỗ trợ sự sống?
Để có được sự sống như chúng ta hiểu, các hành tinh siêu Trái đất (như các hành tinh Trái đất thông thường) sẽ cần phải có nước lỏng trên bề mặt của chúng, và yêu cầu một phạm vi nhiệt độ nhất định - vùng có thể ở được sao mẹ. Như chúng ta thấy trong Hệ Mặt trời của chúng ta, bầu khí quyển của một hành tinh giúp điều chỉnh nhiệt độ của nó; Sao Kim có bầu khí quyển dày và nó nóng đến mức làm tan chảy chì, trong khi Trái đất có nhiệt độ tốt để cho phép nước lỏng hình thành trên bề mặt của nó. Sao Hỏa có bầu khí quyển mỏng và nó rất lạnh. Nó không chỉ là độ dày của bầu khí quyển, mà còn là những gì khác trong đó: carbon dioxide, nước, v.v.
Các hành tinh có khối lượng lớn như Sao Mộc hầu hết được hình thành từ hydro. Các hành tinh trên mặt đất có khối lượng thấp như Trái đất có thể giữ chặt khí hydro và nó thoát ra ngoài vũ trụ trong lịch sử đầu hành tinh. Nhưng những siêu Trái đất này có thể giữ được hydro của chúng. Thay vì bầu khí quyển hydro thấp như Trái đất, họ có thể có bầu khí quyển với lượng nước lớn. Và nước là một loại khí nhà kính mạnh mẽ - lượng hơi nước trong khí quyển Trái đất chiếm 60% hiệu ứng nhà kính của chúng ta, giữ cho hành tinh ấm áp và có thể ở được.
Tôi đã hỏi Miller-Ricci về tác động của lượng lớn hydro sẽ ảnh hưởng đến bầu khí quyển của một hành tinh siêu Trái đất. Chúng ta có nước ở đây trên Trái đất, nhưng rất ít trong khí quyển. Hơi nước là một loại khí nhà kính mạnh mẽ và sẽ giúp xác định nhiệt độ của hành tinh. Số lượng hydro trong khí quyển của một hành tinh siêu Trái đất sẽ ảnh hưởng đáng kể đến vùng có thể ở được của nó. Đây là một câu hỏi thực sự quan trọng, đó là những gì chúng tôi đang tìm kiếm tiếp theo.
Các nhiệm vụ hiện tại có thể phát hiện các siêu Trái đất bằng phương pháp vận chuyển, trong đó hành tinh làm mờ ánh sáng từ ngôi sao mẹ của nó khi nó đi qua phía trước. Bằng cách trừ đi chữ ký hóa học khi hành tinh đi sau ngôi sao, các nhà thiên văn học có thể xác định bầu khí quyển của nó.
Tìm siêu Trái đất là giới hạn của các kính thiên văn hiện tại, nhưng các thiết bị mạnh hơn sẽ sớm ra mắt. Nhiệm vụ của NASA Kepler, ra mắt vào tháng 4 năm 2009, sẽ xuất hiện nhiều siêu Trái đất hơn cả những gì đã được tìm thấy. Nhưng thế hệ kính viễn vọng không gian tiếp theo, như Kính viễn vọng Không gian NASA Web James Webb sẽ cho phép các nhà thiên văn học trực tiếp chụp ảnh các bầu khí quyển của hành tinh này.
