Các nhà thiên văn học hiện đã phát hiện ra khoảng 4.000 hành tinh ngoài hệ mặt trời, một số trong số đó được cho là những hành tinh nhỏ, đá giống như Trái đất; một số trong số này như TRAPPIST-1e thậm chí có thể ở được. Các phương pháp phát hiện thông thường – vận tốc xuyên tâm và quá cảnh – có thể đưa ra các phép đo hàng loạt như khối lượng, đường kính và khoảng cách quỹ đạo từ ngôi sao.
Từ thông tin này, các nhà thiên văn học có thể bắt đầu ước tính về khí hậu của thế giới và liệu nó có thể chứa các đại dương nước lỏng trên bề mặt hay không.
Nhưng những gì chúng ta thực sự muốn làm là thực sự nhìn thấy một ngoại hành tinh trên mặt đất như vậy – để tạo ra các đám mây xoáy và các đặc điểm lục địa của nó theo cách mà ngay cả các kính thiên văn nghiệp dư khiêm tốn cũng có thể làm với Sao Hỏa hoặc Sao Thổ trong Hệ Mặt trời của chúng ta.
Đọc thêm từ Lewis Dartnell:
Vấn đề là cho đến khi chúng ta chế tạo được các mảng kính viễn vọng khổng lồ trong không gian – sẽ rất phức tạp về mặt kỹ thuật và tốn kém – chúng ta sẽ không thể giải quyết bất kỳ hành tinh nào giống Trái đất về mặt không gian.
Tất cả những gì chúng ta có là một điểm ảnh/điểm duy nhất và các phép đo về cách phổ của nó thay đổi theo thời gian.
Vậy làm cách nào chúng ta có thể lấy được bản đồ bề mặt của các hành tinh giống Trái đất từ việc phân tích các ‘đường cong ánh sáng đơn điểm đa bước sóng’ khác nhau này – chúng ta có thể xem cấu hình của các lục địa và đại dương quay dưới kính thiên văn của chúng ta không?
Sinh viên tốt nghiệp Siteng Fan và các đồng nghiệp của anh ấy tại Caltech và JPL ở Pasadena đã nghiên cứu các kỹ thuật cho chính xác điều này – bằng cách sử dụng các quan sát Trái đất đã xuống cấp làm đại diện cho một ngoại hành tinh có thể ở được và cố gắng tái tạo lại bản đồ toàn cầu.
Dữ liệu họ sử dụng đến từ Đài quan sát khí hậu không gian sâu, một vệ tinh quan sát Trái đất được đặt tại điểm Lagrange đầu tiên giữa Trái đất và Mặt trời, cách xa gần 1,5 triệu km.
Từ điểm thuận lợi này, camera của vệ tinh, hình ảnh ở 10 kênh bước sóng (chứ không chỉ màu đỏ, lục và lam của điện thoại camera của bạn), có chế độ xem liên tục toàn bộ bán cầu ánh sáng mặt trời của hành tinh.
Fan và nhóm của anh ấy đã sử dụng 10.000 hình ảnh riêng biệt được chụp trong giai đoạn 2016–17 và tính trung bình mỗi hình ảnh trên toàn bộ đĩa Trái đất
– tái tạo loại hình ảnh mà chúng ta có thể chụp về một ngoại hành tinh.
Sau đó, Fan đã áp dụng các phân tích thống kê cho các đường cong ánh sáng đa bước sóng mô phỏng này để tách các tín hiệu mà chúng chứa.
Anh ấy có thể chọn ra các chu kỳ mạnh trong quang phổ khác nhau – trên cả quy mô hàng ngày (sự quay của bề mặt Trái đất) và hàng năm (sự thay đổi theo mùa giữa đông chí và hạ chí).
Kết quả cho thấy hai tập hợp thay đổi khác nhau rõ ràng – những thay đổi do mây che phủ khác nhau trên khắp hành tinh và những thay đổi khác do các lục địa và đại dương quay vào tầm nhìn.
Từ đó, nhóm đã có thể khôi phục chế độ xem toàn cầu về bề mặt Trái đất.
Mặc dù nó trông khá thô, nhưng ý nghĩ về thứ này có thể tượng trưng cho điều gì khiến tôi rùng mình.
Đây là lần đầu tiên một bản đồ bề mặt hai chiều của một hành tinh được lấy từ các quan sát một điểm và nó rất hứa hẹn về cách chúng ta sẽ có được những hình ảnh đầu tiên về Trái đất ngoài hành tinh.
Lewis Dartnell đang đọc… Trái đất như một ngoại hành tinh: Bản đồ hai chiều của người ngoài hành tinh của Siteng Fan et al. Đọc trực tuyến tại đây.
Giáo sư Lewis Dartnell là nhà sinh vật học vũ trụ tại Đại học Westminster. Bài viết này ban đầu xuất hiện trong số tháng 11 năm 2019 của Tạp chí BBC Sky at Night .