Đại học London phát triển phổ vạch hấp thụ methane

Bằng cách sử dụng các siêu máy tính tiên tiến nhất, nhóm các nhà khoa học tại Đại học London đã phát trển thành công một phổ hấp thụ methane có mức độ bao quát gấp 2000 lần so với các mô hình trước đây và có thể phát hiện ra các phân tử methane ở nhiệt độ lên tới 1220 độ C. Các nhà khoa học tin rằng, mô hình mới sẽ giúp xác định sự hiện diện của khí methane, 1 trong những thành phần hình thành sự sống cơ bản trên các hành tinh xa xôi trong vũ trụ và thậm chí có thể sẽ phát hiện được sự tồn tại của người ngoài hành tinh trong tương lai không xa.

Như chúng ta đã biết, mỗi phân tử khác nhau sẽ hấp thụ ánh sáng theo những cách khác nhau. Khi các nhà thiên văn học quan sát cách khí quyển của một hành tinh hấp thụ ánh sáng từ ngôi sao khác, họ có thể so sánh nó với hệ thống phổ vạch nhằm xác định thành phần hóa học trong bầu khí quyển. Tuy nhiên cho đến hiện nay, quang phổ vạch hấp thụ của methane vẫn vượt quá giới hạn của các mô hình phổ vạch, đặc biệt là ở điều kiện nhiệt độ cao. Nguyên nhân chính là do chưa từng có ai tính toán các phân tử ở mức năng lượng cao sẽ hấp thụ ánh sáng như thế nào?

Và trong một công trình nghiên cứu được dẫn đầu bởi giáo sư vật lý thiên văn Sergei Yurchenko đến từ Đại học London, đã thực hiện tính toán và phát triển hoàn thiện một danh sách gần 10 triệu dòng quang phổ vạch, mỗi dòng đại diện cho 1 màu sắc khác nhau thể hiện mức độ hấp thụ ánh sáng của phân tử mêtan. Công trình nghiên cứu trên đã được trình bày chi tiết vào ngày 16/6 vừa qua tại Viện Hàn lâm khoa học quốc gia Anh.

Để hoàn thành nhiệm vụ khó khăn nói trên, nhóm nghiên cứu đã sử dụng hệ thống siêu máy tính hiện đại nhất tại Anh do Đại học Cambridge cung cấp trong khuôn khổ Dự án nghiên cứu khoa học bằng siêu máy tính (DiRAC). Giáo sư Yurchenko cho biết: "Chúng tôi đã tận dụng tối đa sức mạnh của máy tính. Nghiên cứu này đòi hỏi hệ thống CPU phải hoạt động liên tục hàng triệu giờ nhằm thực hiện các phép tính hết sức phức tạp".

Nhóm nghiên cứu hy vọng rằng, mô hình mới sẽ cung cấp cho các nhà thiên văn học một bức tranh hoàn chỉnh hơn về sự phong phú của methane trong vũ trụ dưới nhiều trạng thái khác nhau. Thậm chí, việc xác định được sự hiện diện của methane còn mở ra triển vọng tìm thấy sự sống người ngoài hành tinh trong thời gian tới.

Để thử nghiệm mô hình vừa tạo thành, giáo sư Yurchenko cùng các cộng sự đã tìm thấy hành tinh mang tên "hot Jupiter" (sao Mộc nóng) số hiệu HD 189733b, một hành tinh màu xanh nằm cách Trái Đất 63 năm ánh sáng. Theo đó, nhóm đã khẳng định tỷ lệ methane tại đây nhiều gấp 20 lần so với kết luận trước đây. Tuy nhiên, methane chỉ là 1 trong số nhiều đặc điểm trong bầu khí quyển của hành tinh trên. Qua quan sát, nhóm nghiên cứu còn nhận thấy nhiệt độ bề mặt của HD 189733b có thể lên tới 930 độ C và những cơn mưa dưới dạng thủy tinh nóng chảy.

Ngoài việc xác định thành phần khí quyển và địa chất của một hành tinh thông qua sự hiện diện của methane, hợp chất hữu cơ này còn được gọi là 1 dấu hiệu của hoạt động sinh học. Nói cách khác, việc tìm kiếm methane trong vũ trụ cũng chính là chìa khóa mở ra triển vọng phát hiện sự sống ngoài Trái Đất. Dĩ nhiên, hành tinh HD 189733b chưa phải là nơi hỗ trợ cho sự sống của các sinh vật dù rằng bầu khí quyển vẫn có chứa methane.

Tuy nhiên, hệ thống phổ vạch mới đã giải quyết được vấn đề nhiệt độ vốn là rào cản ngăn chặn nghiên cứu của các nhà thiên văn học. Giáo sư Yurchenko cũng cho biết rằng, methane chỉ là 1 yếu tố cấu thành nên sự sống và cần phải tìm ra nhiều điều kiện khác mà điển hình là nước mới có thể đưa đến kết luận về sự sống ngoài Trái Đất. Trong thời gian tới, nhóm sẽ tiếp tục nghiên cứu nhằm mở rộng phạm vi quang phổ cho phép xác định được sự hiện diện của khoảng 30 hợp chất khác trong bầu khí quyển các hành tinh cách Trái Đất nhiều năm ánh sáng.