Điều gì sẽ xảy ra nếu một siêu Trái đất xuất hiện gần sao Hỏa?

Chúng ta luôn ao ước sẽ tìm thấy một hành tinh có môi trường giống như Trái đất, có diện tích lớn hơn, nhiều tài nguyên hơn và phải ở khoảng cách đủ gần để di chuyển. Các hành tinh có điều kiện giống Trái đất nhưng hầu như không tìm thấy cho đến nay đã được con người lùng sục khắp thiên hà. Ngoài ra, nếu một số hành tinh có điều kiện tương tự được tìm thấy thì chúng nằm cách xa vài năm ánh sáng và sẽ không thể di chuyển đến đó trong tương lai gần.

Khả dĩ hơn, trong hệ Mặt trời cũng có một số mặt trăng được coi là ứng cử viên tiềm năng cho con người đặt chân xây dựng mái nhà thứ hai, chẳng hạn như mặt trăng Europa của sao Mộc hoặc Titan của sao Thổ, mặc dù những nơi này cũng khá xa, rất lạnh và diện tích bề mặt lại khá nhỏ.

Sẽ thật lý tưởng nếu một hành tinh giống như Trái đất nhưng có kích thước lớn hơn và ở khoảng cách tương đương với sao Hỏa. Tuy nhiên, mọi thứ chưa chắc đã tốt nếu siêu Trái đất xuất hiện ở hệ Mặt trời từ 2 AU đến 4 AU (mỗi AU là khoảng cách từ Trái đất đến Mặt trời, hay 150 triệu cây số).

Chúng ta có thể xác định hệ Mặt trời của chúng ta khác thường đến mức nào bằng cách nghiên cứu các hệ hành tinh quay quanh các ngôi sao khác trong thiên hà.

Kiến trúc của phần lớn các hệ thống ngoại hành tinh rất khác với kiến trúc của chúng ta. Chẳng hạn, hệ thống Kepler-11 cực kỳ nhỏ gọn, với sáu hành tinh nằm trong quỹ đạo tương đương quỹ đạo của sao Kim.

Các hệ thống sao khác chứa các hành tinh có quỹ đạo cực kỳ dẹt hình elip, chẳng hạn như HD 20782 b, minh các tác động đáng kể trong quá khứ do tương tác hấp dẫn giữa các hành tinh.

Siêu Trái đất là một trong những siêu hành tinh hoàn toàn không tồn tại trong hệ Mặt trời và là một trong những loại ngoại hành tinh xuất hiện thường xuyên nhất khi tìm kiếm thiên văn của chúng ta.

Các hành tinh siêu Trái đất có khối lượng lớn hơn Trái đất vài lần nhưng về cơ bản nhỏ hơn những hành tinh băng khổng lồ như sao Thiên vương hay sao Hải vương.

Nhà thiên văn Stephen Kane (Khoa Khoa học trái đất và hành tinh, Đại học California, Riverside) đã thực hiện mô phỏng nghiên cứu xem hệ Mặt trời có thể khác biệt như thế nào nếu nó được hình thành với một siêu Trái đất.

Kane đã tạo ra một loạt các mô phỏng máy tính của hệ Mặt trời ở cấu trúc hiện tại và thả vào mỗi mô phỏng một siêu Trái đất khác nhau giữa quỹ đạo của sao Hỏa và sao Mộc để xem điều gì sẽ xảy ra.

Các siêu Trái đất giả định có khối lượng khác nhau từ một đến mười lần so với khối lượng Trái đất và có khoảng cách quỹ đạo ban đầu từ 2 AU đến 4 AU.

Kane đã mô phỏng hàng nghìn hệ Mặt trời đã được điều chỉnh và để mỗi hệ chạy mô phỏng trên máy tính trong thời gian tương đương 10 triệu năm nhờ máy tính cấu hình mạnh.

Theo Kane, các hành tinh đá bên trong (bao gồm sao Hỏa, sao Kim, Trái đất và sao) đặc biệt dễ bị phá vỡ bởi lực hấp dẫn từ siêu Trái đất.

Chẳng hạn, quỹ đạo của các hành tinh đá nhanh chóng trở nên không ổn định khi một siêu Trái đất có khối lượng bằng 7 lần Trái đất được đưa vào ở 2 AU. Chẳng hạn, sao Hỏa sẽ bị ảnh hưởng nhiều nhất bởi sự cộng hưởng 2:3 với siêu Trái đất. Điều này có nghĩa là sao Hỏa hoàn thành được 3 quỹ đạo với điều kiện là mỗi quỹ đạo (xoay quanh Mặt trời) của siêu Trái đất hoàn thành được 2 quỹ đạo và do đó nhận được một lực hấp dẫn đều đặn.

Khi hành tinh liên tục nhận được lực hấp dẫn từ siêu Trái đất bồi tụ và nhanh chóng bị đẩy ra hoàn toàn khỏi hệ Mặt trời, quỹ đạo của sao Hỏa ngày càng trở nên dẹt hơn theo thời gian.

Quỹ đạo ngày càng không ổn định của sao Hỏa sẽ có tác động đến cả sao Kim và Trái đất hiện tại, khiến sao lệch khỏi quỹ đạo. Ngoài ra, khi sao Kim bị đẩy ra khỏi Mặt trời và Trái đất bị đẩy vào trong, cả hai sẽ va chạm thảm khốc với nhau.

Ngoài ra, nếu siêu Trái đất có khối lượng bằng 7 lần Trái đất được đặt ở khoảng cách 3,8 AU, nó sẽ trải qua sự cộng hưởng quỹ đạo với sao Mộc và thậm chí cả sao Thổ, đẩy cả hai hành tinh khí khổng lồ này vào quỹ đạo dẹt hơn một chút.

Trong trường hợp này, siêu Trái đất bị trục xuất khỏi hệ Mặt trời, nhưng trước khi bị đăng xuất, nó kịp phá vỡ sự ổn định của hệ hành tinh bên trong và kích hoạt một quỹ đạo hỗn loạn với sao Hải vương, khiến sao Thiên vương bị đẩy ra ngoài.

Kane phát hiện ra rằng hệ Mặt trời phần lớn duy trì được ổn định nếu một siêu Trái đất tồn tại trong một phạm vi quỹ đạo nhỏ khoảng 3 AU, theo các mô phỏng.

Tuy nhiên, một siêu Trái đất quay quanh sao Hỏa và sao Mộc rơi vào cộng hưởng với một hoặc nhiều hành tinh khác và hoạt động như một tác nhân phá sự ổn định của hệ Mặt trời, trong phần lớn các trường hợp mà Kane nghiên cứu.

Do đó, chúng ta phải cảm thấy may mắn khi không nhìn thấy bất kỳ hành tinh nào giữa sao Hỏa và sao Mộc trong hệ mặt trời. Các nhà khoa học cho đến nay vẫn không ngừng đặt câu hỏi tại sao lại có một khoảng trống khá lớn giữa hai hành tinh này. Có một vành đai chính được cho là sót lại của một hành tinh nhỏ đã bị phá nằm giữa hai hành tinh cách nhau 3,5 AU. Bằng không, nếu tồn tại một hành tinh giống như siêu Trái đất trong khu vực trống đó, thì thế giới của chúng ta sẽ không tồn tại đến nay.

Cập nhật tin tức công nghệ mới nhất tại fanpage Công nghệ & Cuộc sống