Hành tinh được nghiên cứu có tên LHS 1140b, cách Trái Đất khoảng 50 năm ánh sáng. Trước đây, các nhà khoa học từng phát hiện bầu khí quyển quanh các hành tinh khí khổng lồ và các hành tinh cỡ "sao Hải Vương mini". Một số hành tinh đá cũng từng cho thấy dấu hiệu có khí quyển, nhưng đều nằm ngoài vùng có thể sinh sống của ngôi sao chủ.
Hành tinh ngoài hệ Mặt Trời LHS 1140b được bao quanh bởi bầu khí quyển giàu heli. (Ảnh: CfA)
Theo nhóm nghiên cứu, đây là lần đầu tiên các quan sát trực tiếp xác nhận sự tồn tại của bầu khí quyển trên một hành tinh đá nằm trong vùng có thể duy trì nước ở thể lỏng trên bề mặt.
Tiến sĩ Collin Cherubim, tác giả chính của nghiên cứu và từng làm việc tại Đại học Harvard, cho biết đây là cột mốc đặc biệt đối với lĩnh vực nghiên cứu ngoại hành tinh. Ông cũng nhấn mạnh rằng đây là lần đầu tiên bầu khí quyển của bất kỳ hành tinh đá ngoài hệ Mặt Trời nào được xác nhận bằng phương pháp quan sát trực tiếp.
Theo Cherubim, phát hiện này đưa LHS 1140b trở thành một trong những mục tiêu hấp dẫn nhất để nghiên cứu khả năng tồn tại sự sống ngoài Trái Đất.
LHS 1140b có khối lượng lớn gấp khoảng 5,6 lần Trái Đất và bán kính lớn hơn khoảng 70%. Hành tinh này có nhiều đặc điểm tương đồng với Trái Đất, như cấu tạo chủ yếu bằng đá và nhiệt độ phù hợp để nước tồn tại ở dạng lỏng. Tuy nhiên, nó cũng có nhiều điểm khác biệt.
Các nhà khoa học cho rằng LHS 1140b nhiều khả năng bị khóa thủy triều, tức một mặt luôn hướng về ngôi sao chủ giống như Mặt Trăng luôn hướng một mặt về Trái Đất. Ngoài ra, hành tinh này có thể chứa lượng nước lớn hơn nhiều và sở hữu bầu khí quyển rất khác với Trái Đất.
LHS 1140b được phát hiện vào năm 2017 và quay quanh một ngôi sao lùn đỏ trong chòm sao Cetus. Mặc dù ngôi sao này nhỏ và mờ hơn Mặt Trời, nó lại phát ra tỷ lệ bức xạ ion hóa cao hơn.
Theo Cherubim, những kết quả mới cho thấy LHS 1140b hội tụ nhiều điều kiện quan trọng để duy trì một môi trường có khả năng sinh sống: là hành tinh đá, có nhiệt độ thích hợp để nước tồn tại ở thể lỏng và sở hữu bầu khí quyển đủ dày để giữ nước cũng như che chắn bề mặt khỏi bức xạ có hại. Bên cạnh đó, ngôi sao chủ cũng tương đối ổn định và ít xảy ra các vụ bùng phát mạnh. "Đây thực sự là một mục tiêu rất đáng để tiếp tục quan sát, đặc biệt trong việc tìm kiếm các dấu hiệu của sự sống", ông nói.
Trong khi đó, nhóm nghiên cứu không phát hiện dấu hiệu tồn tại bầu khí quyển quanh LHS 1140c, một hành tinh đá khác cũng quay quanh ngôi sao này.
Nghiên cứu được công bố trên tạp chí Science. Các nhà khoa học đã sử dụng máy quang phổ hồng ngoại gắn trên kính thiên văn Magellan Clay tại Đài quan sát Las Campanas (Chile), để quan sát LHS 1140b khi hành tinh đi ngang qua trước ngôi sao chủ.
Dữ liệu thu thập trong năm 2024 cho thấy, khí heli đang thoát khỏi bầu khí quyển của hành tinh ra ngoài không gian. Nhóm nghiên cứu cho biết đã kiểm tra kỹ lưỡng và loại trừ khả năng tín hiệu này bị ảnh hưởng bởi khí quyển Trái Đất hoặc các yếu tố gây nhiễu khác.
Điều đáng chú ý là trong các quan sát được thực hiện vào năm 2025, nhóm nghiên cứu không còn phát hiện tín hiệu heli. Theo Cherubim, kết quả này khiến cả nhóm bất ngờ và buộc họ phải rà soát lại toàn bộ dữ liệu. "Tuy nhiên, chúng tôi đã loại trừ được mọi khả năng gây ra tín hiệu dương tính giả mà chúng tôi có thể nghĩ tới", ông cho biết.
Giáo sư Jayne Birkby, chuyên gia vật lý thiên văn tại Đại học Oxford, đánh giá đây là một phát hiện rất quan trọng. Bà cho biết các sao lùn đỏ là loại sao phổ biến nhất trong thiên hà, nhưng chúng thường hoạt động mạnh và có thể làm mất bầu khí quyển của các hành tinh quay quanh.
Theo bà, việc phát hiện LHS 1140b vẫn giữ được bầu khí quyển sẽ giúp các nhà khoa học hiểu rõ hơn khả năng tồn tại của các hành tinh đá quanh sao lùn đỏ.
Bà cũng lưu ý rằng tín hiệu quan sát được thay đổi theo thời gian, cho thấy bầu khí quyển của hành tinh phản ứng với bức xạ cực tím từ ngôi sao chủ. Điều này có thể giúp làm sáng tỏ môi trường trên bề mặt hành tinh và đặt ra câu hỏi liệu sự sống có thể hình thành trong những điều kiện như vậy hay không.
Tiến sĩ Yamila Miguel thuộc Đài quan sát Leiden (Hà Lan) nhận định, phát hiện này rất đáng chú ý vì lượng khí quyển thất thoát khỏi LHS 1140b đủ lớn để các kính thiên văn trên Trái Đất có thể phát hiện được, điều vốn rất khó thực hiện đối với một hành tinh đá có kích thước nhỏ.
Thế nhưng, bà cũng nhấn mạnh rằng các quan sát hiện nay mới chỉ ghi nhận khí thoát ra từ tầng khí quyển phía trên của hành tinh, chứ chưa phản ánh điều kiện ở các tầng khí quyển thấp hoặc bề mặt – nơi sự sống, nếu tồn tại, nhiều khả năng sẽ phát triển.
Theo bà, kết quả này chưa thể được xem là bằng chứng trực tiếp về khả năng tồn tại sự sống trên LHS 1140b, nhưng là một bước tiến quan trọng trong việc nghiên cứu các hành tinh có điều kiện gần giống Trái Đất.
