Loại đá kỳ lạ

Các nhà thiên văn học đã phát hiện ra những loại đá chưa từng thấy trước đây, được tạo thành từ các tỉ lệ khoáng chất bất thường, trong phần còn lại của các thế giới ngoại hành tinh bị xé toạc bởi các ngôi sao chủ sắp chết của chúng. Nghiên cứu cho rằng, những ngoại hành tinh như vậy được xây dựng từ một loạt vật liệu rộng hơn nhiều so với suy nghĩ trước đây.

Trong nghiên cứu mới, các nhà khoa học đã xem xét 23 sao lùn trắng - tàn tích nhỏ, dày đặc của các ngôi sao có khối lượng trung bình và thấp đã chết - trong vòng 650 năm ánh sáng so với mặt trời.

Khi những ngôi sao này chết dần và chuyển thành sao lùn trắng, chúng xé toạc các hành tinh ngoài quỹ đạo của chúng. Vì vậy, bầu khí quyển của những sao lùn trắng này chứa đựng những phần bên trong của ngoại hành tinh mà chúng đã phá hủy. Các nhà nghiên cứu đã tìm ra tỉ lệ của những nguyên tố khác nhau trong bầu khí quyển sao lùn trắng bằng cách phân tích ánh sáng do các ngôi sao phát ra; sau đó, họ tính toán thành phần của những khoáng chất hình thành nên các thế giới ngoài hành tinh đã bị xóa sổ.

Các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng chỉ có một trong số các sao lùn trắng chứa phần còn lại của các ngoại hành tinh có cấu tạo địa chất tương tự Trái đất.

Trong phần còn lại của những ngôi sao đã chết, các nhà nghiên cứu tìm thấy tàn dư của các ngoại hành tinh gồm những loại đá chưa từng thấy trên hành tinh của chúng ta hoặc phần còn lại của hệ mặt trời.

Những loại đá này khác với những loại đá mà giới khoa học đã biết đến mức thậm chí phải đặt tên mới để phân loại chúng.

"Trong khi một số ngoại hành tinh từng quay quanh sao lùn trắng có vẻ giống với Trái đất, hầu hết đều có các loại đá kỳ lạ đối với hệ mặt trời của chúng ta" - tác giả chính Siyi Xu, nhà thiên văn học tại Phòng thí nghiệm Nghiên cứu Thiên văn Hồng ngoại Quốc gia (NOIRLab) ở Arizona, Mỹ cho biết trong một tuyên bố.

Nghĩa địa ngoại hành tinh

Sao lùn trắng hình thành khi các ngôi sao ở dãy chính, như mặt trời, hết nhiên liệu để đốt cháy và bắt đầu phồng lên thành những ngôi sao khổng lồ đỏ rực trước khi sụp đổ dưới trọng lượng của chính chúng thành lõi sao siêu đặc và nguội.

Trong quá trình đó, những ngôi sao sắp chết này giải phóng một đám mây khí siêu nóng nhấn chìm các hành tinh quay quanh chúng.

Một số ngoại hành tinh có thể chịu được sức mạnh vũ trụ này, nhưng hầu hết bị văng ra khỏi quỹ đạo của chúng và sau đó bị xé toạc bởi trường hấp dẫn mạnh của sao lùn trắng.

Điều này được gọi là sự gián đoạn thủy triều; và một khi hành tinh bị xé toạc, sao lùn trắng sẽ kéo phần còn lại của hành tinh vào trong một quá trình được gọi là bồi tụ.

Thông thường, bầu khí quyển của sao lùn trắng chỉ chứa hydro và heli, vì bất kỳ nguyên tố nào nặng hơn đều chìm vào lõi siêu đặc của ngôi sao. Vì vậy, khi ánh sáng mà các ngôi sao phát ra cho thấy sự hiện diện của các nguyên tố nặng hơn khác, các nhà nghiên cứu cho rằng chúng phải đến từ sự bồi tụ của ngoại hành tinh.

Các nhà khoa học đã ước tính rằng khoảng 25% tổng số sao lùn trắng chứa phần còn lại của các ngoại hành tinh đã chết hoặc được gọi là sao lùn trắng bị ô nhiễm.

Những nghĩa địa ngoại hành tinh này đã trở thành chủ đề nghiên cứu sôi nổi của các nhà thiên văn học vì họ có thể sử dụng chúng để suy ra các đặc tính về những thiên thể đã từng quay quanh chúng.

Tái tạo các loại đá

Trong nghiên cứu mới, các nhà nghiên cứu tập trung vào các sao lùn trắng bị ô nhiễm đã có dữ liệu đo lường chính xác cho thấy tỉ lệ magiê, canxi, silic và sắt trong khí quyển của chúng.

Các nhà thiên văn học cho rằng, những nguyên tố này phổ biến trong lõi và lớp phủ của các ngoại hành tinh. Bằng cách tính toán tỉ lệ của các nguyên tố này, các nhà khoa học có thể thiết kế ngược lại các khoáng chất mà lẽ ra đã tạo nên ruột đá của các hành tinh.

Trên Trái đất, đá xuất hiện trong lớp phủ chủ yếu bao gồm ba khoáng chất, olivin, orthopyroxene và clinopyroxene. Nhưng tỉ lệ các nguyên tố trong hầu hết các sao lùn trắng bị ô nhiễm cho thấy một số khoáng chất này khó có thể hình thành.

Thay vào đó, các khoáng chất khác được tạo thành từ các công thức khác nhau của periclase giàu magiê và thạch anh, là một khoáng chất kết tinh làm từ silica - sẽ được hình thành thay thế, khác với những gì được dự đoán ở các hành tinh bên trong khác trong hệ mặt trời.

Điều này đi ngược lại những giả định trước đây rằng, các hành tinh ngoài hành tinh sẽ giống với những hành tinh mà chúng ta thấy trong hệ mặt trời.

Trước đây, các nghiên cứu về bầu khí quyển của các sao lùn trắng bị ô nhiễm đã tập trung vào việc liệu các hành tinh ngoại có khả năng có lớp vỏ lục địa giống như của Trái đất hay không.

Các nhà khoa học cho rằng, lớp vỏ lục địa rất quan trọng để duy trì sự sống trên một hành tinh vì nó cung cấp một cấu trúc ổn định cho quá trình tiến hóa xảy ra.

Khả năng các ngoại hành tinh có lớp vỏ do đó có thể trả lời các câu hỏi về khả năng có sự sống ngoài hành tinh hoặc cơ hội tìm thấy ngoại hành tinh giống Trái đất hay không.

Nghiên cứu được công bố trực tuyến ngày 2.11 trên tạp chí Nature Astronomy.