Những quan sát mới nhất của các nhà thiên văn học cho thấy thành phần nguyên tố của một ngoại hành tinh khổng lồ có tên WASP-189b trong bầu khí quyển của nó rất phù hợp với thành phần của ngôi sao mẹ, cung cấp bằng chứng trực tiếp đầu tiên cho giả thuyết cốt lõi về cách các hành tinh hình thành và phát triển. Thành tựu này được coi là một cột mốc quan trọng trong lĩnh vực sinh học vũ trụ.
Lần đầu tiên, nhóm nghiên cứu đã phát hiện đồng thời khí magie và silicon trong bầu khí quyển của một ngoại hành tinh và sử dụng kết quả này để so sánh tỷ lệ độ phong phú hóa học của hành tinh và ngôi sao mẹ của nó. Các quan sát được thực hiện bởi Kính viễn vọng Nam Gemini ở Chile, một phần của Đài quan sát Song Tử Quốc tế, được Quỹ Khoa học Quốc gia Hoa Kỳ (NSF) tài trợ một phần và vận hành thông qua NOIRLab.
Hành tinh mục tiêu WASP-189b cách Trái đất gần 320 năm ánh sáng và nằm trong chòm sao Thiên Bình. Nó là một loại ngoại hành tinh được gọi là "Sao Mộc siêu nóng". Những hành tinh như vậy có quỹ đạo rất gần các ngôi sao của chúng và nhiệt độ bề mặt của chúng đủ cao để làm bay hơi các nguyên tố hình thành đá như magie (Mg), silicon (Si) và sắt (Fe). Do đó, chúng cung cấp điều kiện lý tưởng để phân tích thành phần hóa học của khí quyển bằng kỹ thuật quang phổ có độ phân giải cao.
Nghiên cứu này được dẫn dắt bởi Jorge Antonio Sanchez, một nghiên cứu sinh tại Đại học Bang Arizona. Nhóm nghiên cứu đã sử dụng máy quang phổ cách tử hình ảnh hồng ngoại có độ phân giải cao IGRINS được lắp đặt trên kính viễn vọng Gemini South để tiến hành các phép đo chính xác về bầu khí quyển của WASP-189b. Dữ liệu công cụ cho thấy tỷ lệ magiê và silicon trong bầu khí quyển của hành tinh này rất phù hợp với tỷ lệ của ngôi sao mẹ.
Kết quả này cung cấp bằng chứng quan sát trực tiếp đầu tiên hỗ trợ cho một suy luận quan trọng đã tồn tại từ lâu trong lý thuyết hình thành hành tinh: các hành tinh được sinh ra trong các đĩa tiền hành tinh quay quanh các ngôi sao trẻ. Khí và bụi trong đĩa tiền hành tinh có nguồn gốc từ cùng một đám mây liên sao đã sụp đổ giống như ngôi sao, do đó cả hai sẽ "lập bản đồ" lẫn nhau về thành phần hóa học tổng thể. Trước đó, "sự tương ứng về thành phần hành tinh-sao" này chủ yếu đến từ những suy luận gián tiếp giữa các hành tinh bên trong và mặt trời, và vẫn chưa được xác nhận trực tiếp trong hệ thống ngoại hành tinh.
Sanchez đã chỉ ra rằng WASP-189b cung cấp một "mỏ neo" quan sát quan trọng để tìm hiểu sự hình thành của các hành tinh giống Trái đất. Bằng cách xác định chính xác tỷ lệ các nguyên tố hình thành đá quan trọng giữa một ngôi sao và các hành tinh của nó, các nhà nghiên cứu có thể sử dụng thông tin về thành phần hóa học của ngôi sao một cách tự tin hơn để suy ra thành phần tổng thể của vật chất rắn hình thành xung quanh ngôi sao, bao gồm cả các hành tinh tiềm năng giống Trái đất.
Từ góc độ sinh học vũ trụ, sự tương ứng hóa học giữa các ngôi sao và hành tinh này có ý nghĩa rất lớn. Sự phong phú của các nguyên tố trong một ngôi sao ảnh hưởng đến sự phong phú và phân bố của vật liệu đá và chất dễ bay hơi trong đĩa tiền hành tinh, điều này ảnh hưởng hơn nữa đến khả năng duy trì từ trường của hành tinh, thúc đẩy kiến tạo mảng và liên tục giải phóng các hóa chất cần thiết cho sự sống vào khí quyển, đại dương và đất thông qua núi lửa và các chu trình địa chất. Bằng cách phân tích dấu vết hóa học của một ngôi sao, các nhà khoa học hy vọng có thể đưa ra ước tính đầu tiên về khả năng sinh sống của các hành tinh đá trong hệ hành tinh của nó.
Michael Line, đồng tác giả của bài báo và là phó giáo sư tại Đại học bang Arizona, cho biết nghiên cứu chứng minh khả năng của máy quang phổ có độ phân giải cao trên mặt đất trong việc hạn chế các nguyên tố tạo đá quan trọng như magie và silicon, là những khối xây dựng cơ bản để hình thành các hành tinh đá giống Trái đất. Ông tin rằng tiến bộ công nghệ này mở ra một chiều hướng hoàn toàn mới cho việc nghiên cứu bầu khí quyển của các ngoại hành tinh.
Nhìn về tương lai, nhóm nghiên cứu khoa học hy vọng rằng bằng cách tiến hành các quan sát có độ phân giải cao ở phạm vi bước sóng rộng hơn, họ có thể vẽ thêm một “bức tranh toàn cảnh thành phần” về khí quyển ngoại hành tinh, bao gồm WASP-189b. Điều này sẽ giúp các nhà khoa học hiểu một cách có hệ thống hơn về toàn bộ quá trình hình thành, di cư và tiến hóa của các hành tinh từ đĩa tiền hành tinh, đồng thời đánh giá liệu các hành tinh khác nhau có tiềm năng hỗ trợ sự sống về mặt điều kiện vật lý và hóa học hay không.
Nghiên cứu liên quan đã được công bố trên một tạp chí học thuật vào tháng 2 năm 2026 với tiêu đề "Tỷ lệ magie và silicon của sao trong bầu khí quyển của một ngoại hành tinh". Nó còn thảo luận thêm về tầm quan trọng của tỷ lệ magiê và silicon trong quá trình hình thành hành tinh và suy luận về cấu trúc bên trong từ cấp độ lý thuyết và quan sát.