Những thế giới đầy bụi như hành tinh sa mạc Arrakis trong tiểu thuyết Dune có lẽ khá phổ biến trong vũ trụ. Một vài trong số đó, vốn có một lượng lớn bụi trong khí quyển, nhiều khả năng là những nơi có thể tìm thấy sự sống.
Tuy nhiên, tình trạng bụi bặm đó cũng khiến việc tìm kiếm chứng cứ về sự sống trên các hành tinh này trở nên thách thức hơn đối với các nhà thiên văn học.
Các nhà nghiên cứu đã dựng mô hình 3 dạng ngoại hành tinh, mỗi dạng có lượng bụi trong khí quyển khác nhau. Nghiên cứu phát hiện ra rằng điều kiện khí quyển bụi bặm có thể "bao bọc" một hành tinh, làm tăng phạm vi khoảng cách mà sự sống có thể hình thành, từ đó giúp quá trình phát triển sự sống có nhiều cơ hội diễn ra hơn trên những hành tinh như vậy, nếu chúng nằm đủ gần với ngôi sao mẹ của mình.
Tình trạng bụi bặm đó cũng khiến việc tìm kiếm chứng cứ về sự sống trên các hành tinh trở nên khó khăn hơn.
Những hành tinh xoay quanh những ngôi sao đỏ nguội (thường được gọi là sao lùn đỏ hay sao lùn M) nhiều khả năng sẽ bị "khóa cứng" với sao của chúng – tức là một mặt của những thế giới này sẽ vĩnh viễn hướng về ngôi sao đó, giống như một mặt của mặt trăng luôn hướng về Trái đất vậy. Tình trạng này sẽ khiến một nửa của thế giới luôn là ban ngày, trong khi nửa kia là đêm trường vĩnh cửu.
Các nghiên cứu gần đây cho biết những thế giới bị khóa cứng này là kiểu hành tinh có điều kiện sống phổ biến nhất quanh những ngôi sao nhỏ, nguội lạnh kia.
Các hành tinh trong vùng Goldilocks quanh ngôi sao của chúng (nơi nhiệt độ nước lỏng không quá nóng cũng không quá lạnh) và đủ lớn để duy trì một bầu khí quyển nhiều khả năng sẽ trở thành các thế giới nước.
Mật độ bụi cao trong bầu khí quyển của các thế giới này sẽ vừa đảm nhiệm việc làm mát mặt nóng của hành tinh và làm ấm mặt lạnh. Các hành tinh ngược lại, nếu quá nóng hoặc quá lạnh không phù hợp với sự sống, sẽ có điều kiện nhiệt độ khắc nghiệt hơn.
"Trên Trái đất và sao hỏa, những cơn bão bụi mang đến cả những hiệu ứng làm mát và ấm trên bề mặt hành tinh, trong đó hiệu ứng làm mát thường chiếm ưu thế. Nhưng những hành tinh với "quỹ đạo đồng bộ" lại rất khác biệt. Tại đây, mặt tối của những hành tinh này ở đêm trường vĩnh cửu, và hiệu ứng làm ấm chiếm ưu thế, trong khi ở mặt ban ngày, hiệu ứng làm mát chiếm ưu thế. Hiệu ứng này nhằm điều chỉnh những điểm khắc nghiệt của nhiệt độ, biến hành tinh trở nên thích hợp với sự sống hơn" – Tiến sỹ Ian Boutle thuộc Đại học Exeter và Văn phòng Khí tượng Vương quốc Anh cho biết.
Vùng phù hợp với sự sống xung quanh một ngôi sao gồm những vùng có nước đọng trên bề mặt của các thế giới, hình thành nên ao, sông và biển.
Trên những thế giới bị khóa cứng với ngôi sao của chúng, bụi sẽ làm mát mặt bị nóng của hành tinh, đồng thời làm ấm mặt đêm. Điều này giúp mở rộng kích cỡ của cả hai mặt của vùng phù hợp với sự sống quanh một ngôi sao của những thế giới này. Các hành tinh không bị khóa cứng với ngôi sao mẹ của chúng sẽ bị nguội lạnh trên khắp bề mặt, có nghĩa là những hành tinh này phải nằm gần ngôi sao của chúng hơn bình thường để các vùng nước này có điều kiện hình thành.
Các hành tinh không bị khóa cứng với ngôi sao mẹ của chúng sẽ bị nguội lạnh trên khắp bề mặt.
Ở rìa trong của vùng phù hợp với sự sống thuộc Hệ Mặt trời của chính chúng ta, sao Kim có lẽ từng có một lượng nước lớn nhưng đã bị bay hơi vào vũ trụ từ rất lâu trước đây. Ở mặt kia của vùng Goldilocks của chúng ta, sao Hỏa từng là một thế giới nước, nhưng sau đó nước cũng bị bốc hơi vào vũ trụ từ rất lâu trước đây.
Khi nhiệt lượng và đại dương của các hành tinh bốc hơi vào vũ trụ, quá trình này có thể thải ra những lượng rất lớn bụi vào không khí. Quá trình này, còn gọi là một "hồi tố khí hậu tiêu cực", có thể tạm thời làm mát hành tinh, làm chậm sự mất nước của nó.
"Bụi bay lên từ bất kỳ bề mặt đất tương đối khô và không có cây cỏ nào. Bụi không chỉ có thể làm mát bề mặt bằng cách tán xạ bức xạ vũ trụ, mà còn làm mát hệ khí hậu thông qua hấp thụ và thải ra bức xạ hồng ngoại đỏ" – các nhà nghiên cứu nói.
Sự sống có thể là… khí gas
Trong quá trình tìm kiếm dấu hiệu sự sống trên các hành tinh xung quanh các ngôi sao xa xôi, các nhà thiên văn học tìm kiếm sự hiện diện của methane và các hóa chất khác ở mức độ cao hơn hoặc thấp hơn mức ở một thế giới không có sự sống.
Bụi khoáng chất đóng một vai trò quan trọng trong định hình khí hậu của Trái đất và sao hỏa. Bầu khí quyển bụi giúp tăng khả năng hình thành sự sống ở các thế giới khác, cũng có thể khiến công cuộc tìm kiếm những sự sống đó trở nên khó khăn hơn.
Kính thiên văn mới của NASA sẽ giúp khám phá khí quyển của các ngoại hành tinh như thế nào.
Các giả lập cho thấy mật độ bụi cao trong khí quyển của các ngoại hành tinh khiến việc phát hiện các dấu hiệu sinh học điển hình – đáng kể nhất là methane và ozone – trở nên khó khăn hơn. Trong đoạn video của NASA ở trên, bạn có thể thấy kính thiên văn vũ trụ James Webb (JWST) sắp được đưa vào hoạt động trông ra sao và nó có thể cho chúng ta biết những gì về khí quyển của các thế giới xoay quanh các mặt trời xa xôi. Các nhà nghiên cứu cho biết mật độ bụi trong khí quyển của các thế giới xa xôi cũng nên được cân nhắc khi xem xét khả năng tiềm tàng của sự sống trên những hành tinh xung quanh các ngôi sao khác.
"Bụi bay trong không khí là thứ có thể giúp các hành tinh tồn tại sự sống, nhưng cũng hạn chế khả năng tìm thấy những dấu hiệu của sự sống trên các hành tinh này của chúng ta. Những hiệu ứng này cần được cân nhắc trong nghiên cứu trong tương lai" – Giáo sư Manoj Joshi thuộc Đại học Đông Anglia ở Norwich, Anh, giải thích.
Trên những hành tinh bị khóa cứng, bầu khí quyển đầy bụi tạo nên một tấm mền bao bọc mặt đêm của chúng, và là một cặp kính râm cho mặt ban ngày. Thông qua việc nhận ra ảnh hưởng của bụi lên khí hậu của các hành tinh ngoại lai, chúng ta sẽ tiến gần hơn đến việc có thể nhận ra những dấu hiệu của sự sống trên các hành tinh xa xôi.