“Many Vile Earthlings Munch Jam Sandwiches Under Newspapers” và “My Very Educated Mother Just Served Us Nachos” nghe có vẻ vô nghĩa, nhưng thực ra là những câu mẹo ghi nhớ kinh điển để học thứ tự các hành tinh: Sao Thủy, Sao Kim, Trái Đất, Sao Hỏa, Sao Mộc, Sao Thổ, Sao Thiên Vương và Sao Hải Vương.

Tám hành tinh này được chia thành hai nhóm chính: hành tinh đá và hành tinh khí. Các hành tinh gần Mặt Trời nhất, từ Sao Thủy đến Sao Hỏa, có cấu tạo rắn và đá, trong khi các hành tinh ở xa hơn, từ Sao Mộc đến Sao Hải Vương, chủ yếu là khí.

Các nhà thiên văn từ lâu đã quan sát thấy mô hình này lặp lại trong toàn vũ trụ. Các lý thuyết hình thành hành tinh dự đoán rằng hành tinh đá hình thành gần sao, còn các hành tinh khí khổng lồ phát triển ở xa hơn, và phần lớn quan sát đều ủng hộ quan điểm này.

Điều đó đã thay đổi khi các nhà khoa học nghiên cứu kỹ một hệ quanh ngôi sao LHS 1903 bằng vệ tinh CHEOPS của Cơ quan Vũ trụ châu Âu (ESA). Những gì họ phát hiện có thể làm thay đổi cách các nhà nghiên cứu hiểu về sự hình thành hành tinh.

Bốn hành tinh của LHS 1903

LHS 1903 là một sao lùn đỏ loại M nhỏ, mát, phát ra ít ánh sáng hơn nhiều so với Mặt Trời của chúng ta. Thomas Wilson từ Đại học Warwick cùng nhóm nghiên cứu quốc tế đã sử dụng cả kính thiên văn trên không gian và trên mặt đất để xác định ba hành tinh quay quanh ngôi sao này. Phân tích ban đầu cho thấy một mô hình quen thuộc: một hành tinh đá gần nhất, tiếp theo là hai hành tinh khí.

Tuy nhiên, các quan sát sâu hơn bằng CHEOPS đã tiết lộ điều bất ngờ. Dữ liệu cho thấy có một hành tinh thứ tư ở xa hơn nữa, và đáng ngạc nhiên là hành tinh này cũng có vẻ là hành tinh đá.

“Điều này khiến hệ trở thành một hệ ‘từ trong ra ngoài’, với thứ tự là đá – khí – khí – rồi lại đá. Các hành tinh đá thường không hình thành xa ngôi sao của chúng như vậy,” Thomas cho biết.

Các mô hình hiện tại giải thích rằng bức xạ mạnh gần sao sẽ thổi bay khí, để lại các hành tinh đá. Ở xa hơn, điều kiện mát hơn cho phép hình thành các bầu khí quyển dày, tạo ra các hành tinh khí khổng lồ.

Nhà khoa học dự án CHEOPS của ESA, Maximilian Günther, nhấn mạnh tầm quan trọng của phát hiện: “Phần lớn quá trình hình thành và tiến hóa của hành tinh vẫn còn là bí ẩn. Việc tìm ra những manh mối như thế này chính là mục tiêu của CHEOPS.”

Sinh ra đã “kỳ lạ”?

Các nhà nghiên cứu thận trọng khi đưa ra kết luận từ một hệ bất thường duy nhất. Họ đã xem xét các khả năng khác, bao gồm việc hành tinh ngoài cùng mất khí quyển sau một vụ va chạm lớn hoặc các hành tinh đã thay đổi vị trí theo thời gian. Các mô phỏng và phân tích quỹ đạo đã loại bỏ những kịch bản này.

Ví dụ, liệu hành tinh này có từng bị va chạm bởi một tiểu hành tinh, sao chổi hoặc vật thể lớn khác khiến nó mất khí quyển? Hay các hành tinh quanh LHS 1903 đã hoán đổi vị trí trong quá trình tiến hóa? Sau khi kiểm tra bằng mô phỏng và tính toán chu kỳ quỹ đạo, nhóm nghiên cứu đã loại bỏ các khả năng đó.

Thay vào đó, họ đưa ra một lời giải thích thú vị hơn: các hành tinh có thể đã hình thành lần lượt, thay vì cùng lúc.

Theo hiểu biết hiện nay, các hành tinh hình thành từ các đĩa khí và bụi (đĩa tiền hành tinh) bằng cách kết tụ thành các “phôi hành tinh” gần như đồng thời. Những khối này sau đó phát triển thành các hành tinh với kích thước và thành phần khác nhau trong hàng triệu năm.

Ngược lại, trong hệ này, Thomas và nhóm của ông phát hiện rằng ngôi sao có thể đã “sinh” ra bốn hành tinh theo từng giai đoạn, thay vì cùng lúc. Ý tưởng này – gọi là sự hình thành hành tinh “từ trong ra ngoài” – đã được đề xuất cách đây khoảng một thập kỷ, nhưng đến nay mới có bằng chứng mạnh mẽ như vậy.

Một “kẻ đến muộn” thách thức kỳ vọng

Kết luận này đi kèm một điểm đáng chú ý: giống như việc các em nhỏ lớn lên trong một thế giới khác với thời thơ ấu của chúng ta, hành tinh đá nhỏ ở xa này dường như đã hình thành trong một môi trường rất khác so với các “anh chị” của nó.

“Vào thời điểm hành tinh ngoài cùng này hình thành, hệ có thể đã gần như cạn kiệt khí – yếu tố được cho là thiết yếu cho sự hình thành hành tinh. Tuy nhiên, chúng ta vẫn thấy một thế giới đá nhỏ, đi ngược lại kỳ vọng. Có vẻ như chúng ta đã tìm thấy bằng chứng đầu tiên về một hành tinh hình thành trong môi trường thiếu khí,” Thomas nói.

Hành tinh đá nhỏ này có thể là một trường hợp dị biệt, hoặc là dấu hiệu đầu tiên của một xu hướng mà trước đây chúng ta chưa nhận ra. Dù thế nào, phát hiện này đòi hỏi một lời giải thích vượt ra ngoài các lý thuyết hình thành hành tinh hiện nay.

Hệ Mặt Trời có phải là “chuẩn mực”?

“Trong lịch sử, các lý thuyết hình thành hành tinh của chúng ta dựa trên những gì chúng ta thấy và biết về Hệ Mặt Trời,” Isabel Rebollido, hiện là nghiên cứu viên tại ESA, cho biết. “Khi chúng ta phát hiện ngày càng nhiều hệ ngoại hành tinh khác nhau, chúng ta bắt đầu xem xét lại các lý thuyết này.”

Khi các thiết bị quan sát ngày càng cải tiến, chúng ta tiếp tục phát hiện thêm nhiều hệ hành tinh “kỳ lạ” trong vũ trụ rộng lớn. Chúng buộc chúng ta phải đặt câu hỏi về hiểu biết hiện tại và xem xét lại các lý thuyết đã được chấp nhận.

Cuối cùng, những khám phá này giúp chúng ta hiểu rõ hơn vị trí của Hệ Mặt Trời trong “gia đình” đa dạng của các hệ hành tinh. Chúng khiến chúng ta tự hỏi liệu thứ tự các hành tinh mà chúng ta dạy cho trẻ em có thực sự đặc biệt hay không – hay có thể chính Hệ Mặt Trời của chúng ta mới là điều kỳ lạ.