Kepler-186f

Các thông số quỹ đạo và vành đai sự sống

Kepler-186f xoay xung quanh một ngôi sao có độ sáng bằng 4% Mặt Trời,  chu kỳ quỹ đạo (quay quanh Kepler-186) là 129,9 ngày và bán kính quỹ đạo vào khoảng 0,36-0,4 lần so với Trái Đất (xấp xỉ bán lĩnh quỹ đạo của sao Thủy là 0,39 AU, bán kính quỹ đạo của Trái Đất bằng 1 AU - đơn vị thiên văn). Vành đai sự sống của hệ hành tinh này ước chừng vào khoảng 0,22 - 0,4 AU, nhận một nguồn sáng khoảng từ 25% đến 88% so với Trái Đất. Kepler-186f nhận khoảng 32%, mặc dù vẫn nằm trong vành đai sống nhưng gần cực ngoài, tương tự như vị trí của sao Hỏa trong Hệ Mặt Trời. 

Sự hình thành, tiến hóa và khả năng tồn tại sự sống

Kepler-186 được khám phá cùng với 5 hành tinh, tuy nhiên Kepler-186 b, c, d, e (theo thứ tự tăng dần bán kính quỹ đạo) quá gần ngôi sao chủ, do đó quá nóng và ít khả năng có chứa nước dạng lỏng. 4 hành tinh còn lại đều có quỹ đạo quay đồng bộ quanh ngôi sao của nó (khóa thủy triểu), trong khi đó Kepler-186f thoát khỏi quy luật đó, do hiệu ứng thủy triều tới nó quá yếu, giúp nó kéo dài thời gian tự quay quanh trục. Bởi vì sự tiến hóa chậm chạp của các sao lùn đỏ, hệ Kepler-186 khá thấp tuổi mặc dù chúng cũng tồn tại tới vài tỉ năm. Nếu Kepler-186f tiến tới gần Kepler-186 hơn so với khoảng cách từ Trái Đất tới Mặt Trời, nó sẽ kéo dài thời gian tự quay quanh trục, khi đó một ngày của nó có thể kéo dài hơn một tuần hay thậm chí một tháng. 
Độ nghiêng của Kepler-186f có vẻ như rất nhỏ nên nó không có các mùa như trên Trái Đất. Quỹ đạo của nó cũng gần với hình tròn, do đó cũng không có các mùa được tạo ra nhờ sự lệch tâm như tại sao Hỏa. Tuy vậy, độ nghiêng của nó có thể lên tới 23 độ, nếu có một hành tinh khác chưa phát hiện nằm giữa nó và Kepler-186e, mà các mô phỏng và ước tính cho thấy có tồn tại ít nhất một hành tinh thỏa mãn điều kiện trên. Nếu thực sự có một hành tinh như vậy, nó không thể có khối lượng lớn hơn Trái Đất nên có thể gây ra sự bất ổn trong quỹ đạo.
Việc Kepler-186f nằm trong vành đai sự sống không đảm bảo việc nó chắc chắn có sự sống. Vấn đề đó còn phụ thuộc vào thành phần khí quyển, vẫn đang là bí ẩn với chúng ta. Khoảng cách của Kepler-186f đến Trái Đất quá xa, cho nên khí quyển của nó không thể được phân tích qua các kính thiên văn đương thời hoặc các thế hệ tiếp theo như kính thiên văn James Webb Space. Thành phần các chất khí như ni tơ, cácbon điôxít và nước trên hành tinh này chưa được xác định. Nhiệt độ bề mặt của Kepler-186f sẽ vào khoảng 273K (0 độ C), nếu nó có ít nhất 0,5 đến 5 bar (đơn vị tính áp lực, = 100000 Pa) CO2  và từ 0 đến 10 bar N₂ trong khí quyển.

Mục tiêu của SETI

Như một phần của sứ mệnh tìm kiếm nền văn minh ngoài Trái Đất, Allen Telescope Array đã lắng nghe các tín hiệu radio phát ra từ hệ Kepler-186 một tháng bắt đầu từ 17 tháng 4 năm 2014. Đến nay vẫn chưa có một thông tin nào về một nền công nghệ ngoài Trái Đất được phát hiện.  Để có thể phát hiện được các tín hiệu này thông qua radio, trong điều kiện thuận lợi là truyền đẳng hướng, cần một cỗ máy nhạy gấp 10 lần so với kính thiên văn Arecibo Observatory. Với khoảng cách 492 năm ánh sáng, nếu có tín hiệu nào được phát hiện tại Trái Đất vào thời điểm hiện tại thì nó đã được phát ra từ Kepler-186 492 năm về trước (năm 1522).

Các nghiên cứu trong tương lai

Với khoảng cách gần 500 năm ánh sáng, Kepler-186f quá xa và ngôi sao của nó quá mờ để những kính thiên văn hiện tại hoặc trong tương lại gần có thể xác định được khối lượng cũng như khí hậu của nó. Tuy nhiên, những khám phá về Kepler-186f cũng đã cho chúng ta thấy nó là một hành tinh có kích thước gần bằng Trái Đất và cũng nằm trong vành đai sự sống. Tàu thiên văn Kepler chỉ có khả năng tập trung vào những vùng nhỏ đơn độc của bầu trời, nhưng những kính thiên văn không gian tìm kiếm hành tinh ở các thế hệ tiếp theo, như TESS và CHEOPS, sẽ giải được bài toán với những ngôi sao hàng xóm của Hệ Mặt Trời. Các ngôi sao này, với những hành tinh của nó, sẽ được nghiên cứu bởi kính thiên văn James Webb Space, và những vùng rộng lớn hơn và rõ ràng hơn sẽ được khám phá, khi đó chúng ta có thể biết được khối lượng cũng như thành phần khí quyển của các hành tinh này.

So sánh với các hành tinh nhẹ nằm trong vành đai sự sống đã được biết đến

Hành tinh có kích thước giống Trái Đất nhất và nằm trong vành đai sống đã được biết đến là Kepler-62f với bán kính bằng 1,4 R⊕. Tuy nhiên, hành tinh này có khả năng rất khác Trái Đất, vì mặc dù bán kính chỉ lớn 1,4 lần, thể tích của nó lớn hơn rất nhiều thể tích Trái Đất, và trong trường hợp thành phần cấu tạo như nhau, trọng lượng cũng sẽ tăng lên. Một hành tinh có bán kính bằng 1,1 R⊕ sẽ có thể tích bằng 1,3 lần, nhưng 1 hành tinh có bán kính bằng 1,4 R⊕ thì thể tích của nó tăng đến 3 lần thể tích Trái Đất, và tất nhiên, để vừa vặn với cái khuôn khổng lồ, khối lượng của hành tinh đó cũng tăng lên đáng kể.
Một nghiên cứu về sự phát triển của khí quyển trên các hành tinh có kích thước tương tự Trái Đất và nằm trong vành đai sự sống trong các sao thuộc lớp G (xem Phân loại sao) cho thấy, các hành tinh có bán kính nằm trong khoảng 0,8-1,15 R⊕, đủ nhỏ để làm bay hơi bầu khí quyển nguyên thủy (primary atmosphere) có chứa nhiều hyđrô và hêli, nhưng cũng đủ lớn để giữ lại khí quyển thứ 2 (secondary atmosphere) chứa nhiều khí cần thiết cho tồn tại sự sống như H2O, CO2, CH4, NH3, SO2