Có một điều mà khoa học thiên văn đã chắc chắn, đó là hệ Mặt Trời sơ khai của chúng ta thực sự là một mớ hỗn độn. Các vụ va chạm theo tầng đã xác định Hệ Mặt Trời non trẻ giống như những tảng đá, các hành tinh thì va chạm đâm vào nhau liên tục. Một nghiên cứu dựa trên các khối tiểu hành tinh đã đâm vào Trái đất tìm ra mốc thời gian cho sự hỗn loạn đó.
Bằng chứng quan trọng khi tìm hiểu về Hệ Mặt Trời sơ khai
Các nhà thiên văn học từng biết rằng, các tiểu hành tinh về cơ bản là không thay đổi kể từ khi hình thành trong Hệ Mặt Trời sơ khai hàng tỷ năm trước. Chúng được ví là những viên nang thời gian bằng đá, chứa các manh mối khoa học từ kỷ nguyên quan trọng đó. Vì các tiểu hành tinh khác biệt có lớp áo bảo vệ khỏi thời tiết không gian. Tuy nhiên, không phải tất cả đều còn nguyên vẹn.
Theo thời gian, các vụ va chạm lặp đi lặp lại đã tước bỏ các lớp cách điện khỏi lõi sắt của chúng, sau đó làm vỡ một số lõi đó thành nhiều mảnh. Một số mảnh trong số đó đã rơi xuống Trái Đất. Những tảng đá rơi từ không gian rất được con người quan tâm và là một nguồn tài nguyên quý giá trong một số trường hợp. Vua Tutankhamun (một pharaon Ai Cập thuộc Vương triều thứ 18) được chôn cất cùng với một con dao găm làm từ thiên thạch sắt, người Inuit ở Greenland đã chế tạo công cụ từ thiên thạch sắt trong nhiều thế kỷ.
Các nhà khoa học cũng đặc biệt quan tâm đến các thiên thạch sắt vì những thông tin mà chúng chứa đựng. Một nghiên cứu mới dựa trên các thiên thạch sắt - là những mảnh vỡ từ lõi của các tiểu hành tinh lớn hơn - đã được xem xét như là các đồng vị của paladi, bạc và bạch kim. Bằng cách đo lượng của các đồng vị đó, các tác giả có thể giới hạn chặt chẽ hơn thời gian của một số sự kiện trong Hệ Mặt trời sơ khai.
Alison Hunt từ ETH Zurich và PlanetS của Trung tâm Năng lực Nghiên cứu Quốc gia (NCCR) là tác giả chính của bài báo có tên "Sự tiêu tán của tinh vân mặt trời bị hạn chế bởi các tác động và làm mát lõi trong các hành tinh", ông nói rằng các nghiên cứu khoa học trước đây cho thấy, các tiểu hành tinh trong Hệ Mặt Trời không thay đổi nhiều kể từ khi hình thành, do đó, chúng là một kho lưu trữ trong đó các điều kiện của Hệ Mặt Trời sơ khai được bảo tồn.
Hình ảnh thiên thạch rơi
Khoa học hiện đại có thể hiểu rõ hơn về các tiểu hành tinh
Người Ai Cập cổ đại và người Inuit không biết gì về các nguyên tố, đồng vị và chuỗi phân rã, nhưng các nhà khoa học hiện đại thì có. Họ hiểu các nguyên tố khác nhau phân rã trong chuỗi thành các nguyên tố khác như thế nào và thời gian mất bao lâu. Một trong những chuỗi phân rã đó là trọng tâm của công trình này: hệ thống phân rã 107 Pd– 107 Ag tồn tại trong thời gian ngắn. Chuỗi đó có chu kỳ bán rã khoảng 6,5 triệu năm và được sử dụng để phát hiện sự hiện diện của các nuclide có tuổi thọ ngắn từ Hệ Mặt trời sơ khai. Các nhà nghiên cứu đã thu thập các mẫu của 18 thiên thạch sắt khác nhau từng là bộ phận của lõi sắt của các tiểu hành tinh.
Sau đó, họ tiếp tục phân lập paladi, bạc và bạch kim trong đó và sử dụng khối phổ kế để đo nồng độ của các đồng vị khác nhau của ba nguyên tố. Một đồng vị cụ thể của bạc là rất quan trọng trong nghiên cứu này. Họ kết luận rằng trong vài triệu năm đầu tiên của lịch sử Hệ Mặt trời, các đồng vị phóng xạ đang phân hủy đã đốt nóng lõi kim loại trong các tiểu hành tinh. Khi chúng nguội đi và nhiều đồng vị bị phân hủy, một đồng vị của bạc ( 107 Ag) tích tụ trong lõi. Các nhà nghiên cứu đã đo tỷ lệ 107 Ag so với các đồng vị khác và xác định lõi tiểu hành tinh nguội nhanh như thế nào và khi nào.
Đây cũng không phải là lần đầu tiên các nhà nghiên cứu tìm hiểu về các tiểu hành tinh và đồng vị theo cách này. Những các nghiên cứu trước đó không tính đến ảnh hưởng của các tia vũ trụ thiên hà (GCR) đối với tỷ lệ đồng vị.
GCR có thể làm gián đoạn quá trình bắt neutron trong quá trình phân rã và có thể làm giảm lượng 107 Ag và 109 Ag. Các kết quả mới này được hiệu chỉnh cho nhiễu GCR bằng cách đếm các đồng vị bạch kim. Các phép đo bổ sung của các nhà nghiên cứu về độ dồi dào của đồng vị bạch kim cho phép họ hiệu chỉnh các phép đo đồng vị bạc về sự biến dạng do bức xạ vũ trụ của các mẫu trong không gian gây ra. Vì thế, sau đó họ có thể xác định thời điểm của các vụ va chạm chính xác hơn bao giờ hết.
Hunt cho biết họ đã vô cùng ngạc nhiên, tất cả các lõi của tiểu hành tinh mà hok kiểm tra đã được phơi bày rõ ràng gần như đồng thời, trong thời điểm của các vụ va chạm chính xác hơn bao giờ hết. thời điểm của các vụ va chạm chính xác hơn bao giờ hết. Khoảng thời gian 4 triệu năm trong thiên văn học là rất ngắn và trong giai đoạn này, tất cả các tiểu hành tinh được đo đều có lõi của chúng lộ ra, có nghĩa là các vụ va chạm với các vật thể khác sẽ làm mất đi lớp vỏ của chúng. Không có lớp phủ cách điện, tất cả các lõi đều được làm mát đồng thời.
Vũ trụ thời hỗn loạn
Hệ Mặt Trời từng là một nơi rất hỗn loạn với những va chạm liên tục
Những nghiên cứu khác cũng đã chỉ ra rằng việc làm mát diễn ra nhanh chóng nhưng chúng không thể giới hạn khung thời gian một cách rõ ràng. Để các tiểu hành tinh có tỷ lệ đồng vị mà nhóm nghiên cứu tìm thấy, Hệ Mặt Trời phải là một nơi rất hỗn loạn, với một khoảng thời gian xảy ra các vụ va chạm thường xuyên làm mỏng dần đi lớp vỏ khỏi các tiểu hành tin này.
Hunt nói rằng mọi thứ dường như đã đập vào nhau liên tục ở thời điểm đó và nhóm nghiên cứu của cô muốn biết nguyên nhân đằng sau đó. Tại sao lại có thời kỳ va chạm hỗn loạn như vậy? Có một số khả năng cho điều này.
Khả năng đầu tiên liên quan đến các hành tinh khổng lồ của Hệ Mặt trời. Nếu chúng di cư hoặc không ổn định bằng cách nào đó vào thời điểm đó, họ có thể đã tổ chức lại Hệ Mặt Trời bên trong, phá vỡ các thiên thể nhỏ như tiểu hành tinh, và gây ra một khoảng thời gian gia tăng va chạm. Kịch bản này được gọi là mô hình Nice.
Khả năng khác là lực cản khí trong tinh vân mặt trời. Khi Mặt trời là một tiền sao, nó được bao quanh bởi một đám mây khí và bụi được gọi là tinh vân Mặt trời giống như các ngôi sao khác. Vùng đĩa chứa các tiểu hành tinh, và các hành tinh cuối cùng cũng sẽ hình thành ở đó. Nhưng đĩa đã thay đổi trong vài triệu năm đầu tiên của Hệ Mặt trời. Lúc đầu, khí dày đặc, làm chậm chuyển động của những thứ như tiểu hành tinh và hành tinh với lực cản của khí. Nhưng khi Mặt trời đi lên, nó tạo ra nhiều gió và bức xạ Mặt trời hơn. Tinh vân mặt trời vẫn ở đó, tuy nhiên gió và bức xạ mặt trời đã đẩy lên nó, làm nó tan biến. Khi nó tan biến, nó trở nên ít dày đặc hơn và ít có lực cản đối với các vật thể hơn. Nếu không có tác dụng làm giảm độ ẩm của khí dày đặc, các tiểu hành tinh sẽ tăng tốc và va chạm với nhau thường xuyên hơn. Hunt và đồng nghiệp của cô cho rằng, việc giảm lực cản khí chính là nguyên nhân của tình trạng này.
Đồng tác giả nghiên cứu Maria Schonbachler nói rằng, lý thuyết giải thích tốt nhất cho giai đoạn đầu đầy năng lượng này của hệ mặt trời đã cho thấy nguyên nhân chủ yếu là do sự tiêu tán của cái gọi là tinh vân mặt trời. Tinh vân mặt trời này là phần khí còn sót lại từ đám mây vũ trụ nơi Mặt trời sinh ra. Trong vài triệu năm, nó vẫn quay quanh Mặt trời trẻ cho đến khi bị gió và bức xạ Mặt trời thổi bay.
Nguồn sciencealert
