Được phát hiện vào năm 2018 bởi Kính viễn vọng Không gian Kepler, K2-141b được coi là một trong số ít những ngoại hành tinh có môi trường khắc nghiệt bậc nhất từng được phát hiện. Đây là kết luận được đưa ra mới đây sau khi các nhà khoa học tại Đại học McGill, Đại học York và Viện Khoa học Giáo dục Ấn Độ sử dụng các mô hình máy tính để dự đoán các điều kiện thời tiết trên K2-141b.  

Với kích cỡ gần bằng Trái Đất, K2-141b là một trong số các hành tinh dạng đá nằm rất gần với một ngôi sao lùn nâu màu cam. Dưới tác động của lực hấp dẫn, một nửa bán cầu của hành tinh này luôn đối mặt với ngôi sao chủ, trong khi nửa kia chìm trong bóng tối vĩnh viễn. Đây được gọi là hiện tượng ‘khóa thủy triều".

K2-141b được coi là hành tinh 'địa ngục', do sở hữu môi trường cực kỳ khắc nghiệt, cùng với hiện tượng thời tiết siêu cực đoan

Theo các nhà thiên văn học, do nằm quá gần ngôi sao chủ, nhiệt độ tại mặt ban ngày của K2-141b cực cao, vượt quá 3000 độ C. Trong khi đó, mặt ban đêm lại lạnh hơn rất rất nhiều, chỉ ở mức -200 độ C.

Mức nhiệt ở mặt ban ngày của K2-141b cao đến mức, nó không chỉ biến đất đá thành dung nham, mà thậm chí còn khiến chúng bốc hơi. Kết quả, một loạt các đại dương dung nham sâu tới 100km đã xuất hiện trên bề mặt của K2-141b, song song với một bầu khí quyển mỏng tạo ra từ đá bao quanh các đại dương dung nham này.

Do sự chênh lệch nhiệt độ quá lớn giữa 2 mặt của K2-141b, một loạt các hiện tượng thời tiết cực đoan đã xảy ra trên hành tinh này. Cụ thể, các cơn gió trên K2-141b có thể đạt tới tốc độ siêu thanh, lên tới 5000km/h. Trong khi đó, một loạt các cơn mưa hình thành từ đất đá bị bốc hơi cũng liên tục đổ xuống trên hành tinh này.  

Trong vòng tuần hoàn của nước trên Trái đất, nước bốc hơi lên khí quyển, ngưng tụ và trở lại bề mặt dưới dạng mưa. Nước sau đó lại chảy ra ra đại dương, và lặp lại quá trình bốc hơi. Một vòng tuần hoàn tương tự cũng đang xảy ra trên K2-141b.

Đại dương dung nham sâu 100km trên bề mặt K2-141b

Tuy nhiên, thay vì nước như trên Trái đất, các khoáng chất như Natri, silicon monoxide, và silicon dioxide mới là thành phần chính của chu kỳ tuần hoàn trên K2-141b. Khi đất đá trên bề mặt của hành tinh này bị nung chảy, chúng bốc hơi lên cao tạo thành hơi khoáng. Những hơi khoáng này sau đó sẽ được các cơn gió siêu thanh đưa từ mặt ban ngày của K2-141b bay sang mặt ban đêm lạnh giá. 

Tại đây, hơi khoáng gặp nhiệt độ thấp sẽ kết tủa, tạo thành các ‘cơn mưa’ đất đá rơi xuống bề mặt. Từ đó, đá tạo ra từ các cơn "mưa" sẽ lại trôi ngược xuống đại dương dung nham sâu 100km, chảy về mặt ban ngày để bắt đầu lại chu kỳ.

Tuy nhiên, các nhà khoa học cho biết chu kỳ này không ổn định như chu kỳ trên Trái đất, do dòng chảy của đại dương dung nham từ phía đêm sang phía ngày xảy ra chậm hơn.

Các nhà khoa học cũng dự đoán thành phần khoáng chất trên K2-141b sẽ biến đổi theo thời gian, trước khi thay đổi hoàn toàn bề mặt và bầu khí quyển của hành tinh này.

"Tất cả hành tinh đá, bao gồm cả Trái Đất, đều khởi đầu với bề mặt nóng chảy nhưng sau đó nhanh chóng nguội đi và đông đặc lại. Các hành tinh dung nham như K2-141b cho chúng ta cái nhìn hiếm hoi về giai đoạn hình thành ban đầu của loại hành tinh này", nhóm nghiên cứu cho biết.