VNR Content
Pearl
Là một hành tinh hỗn độn và đầy huyên náo vào thủa sơ khai, Sao Kim ngày nay có thể đã trở thành một thế giới khảm kim cương. Những khối đá từ không gian đâm sầm vào lớp than chì phủ kín phần lớn hành tinh nhiều khả năng đã nghiền nó thành những viên kim cương siêu cứng - đó là kết quả rút ra từ một nghiên cứu mới vừa được đăng tải trên trang Wired.
“Sóng áp suất từ thiên thạch hoặc sao chổi đánh xuống bề mặt với vận tốc hàng chục kilomet trên giây có thể làm biến đổi than chì thành kim cương” - theo Kevin Cannon, một nhà địa chất học tại Trường Mỏ Địa chất Colorado. “Bạn có thể thấy một lượng rất lớn kim cương ở gần bề mặt”.
Hóa ra Sao Thủy không đơn giản là một khối đá nóng bỏng quay quanh mặt trời; nó quả thực là một thế giới phức tạp. Phát hiện của Cannon và một số nghiên cứu khác nữa đã tiết lộ nhiều chi tiết mới về lịch sử địa chất học độc đáo của hành tinh này, bao gồm sự hiện diện của vô vàn đá quý.
Ảnh dựng Sao Thủy do NASA cung cấp.
Hành tinh tí hon này có kích thước còn nhỏ hơn hai mặt trăng trong thái dương hệ của chúng ta (Titan và Ganymede), và nó nổi tiếng vì có năm ngắn và ngày dài, quay một vòng quanh mặt trời mất 88 ngày Trái đất, và tự quay quanh trục một vòng mất 59 ngày. Nhiệt độ ban ngày tại đây đạt đến 426 độ C - chỉ xếp sau Sao Kim - tuy nhiên do không có khí quyển nên nhiệt độ ban đêm của nó tụt xuống -179 độ C. Nhưng những con số điên rồ đó không phải là điều khiến Sao Thủy trở nên khác lạ, mà là lượng carbon thừa thãi của hành tinh này (dưới dạng than chì) và quãng thời gian liên tục bị “dội bom” bởi thiên thạch vào khoảng 4 tỷ năm về trước. Trong thời kỳ tàn khốc mà các nhà khoa học gọi là “Cuộc oanh tạc muộn nặng nề”, Sao Thủy đã phải gánh chịu những cú đòn với tần suất gấp đôi so với mặt trăng của chúng ta. Nếu mặt trăng phải chấp nhận “di chứng” là một bề mặt đầy vết lõm, bạn có hình dung ra Sao Thủy sẽ ra sao hay không?
Giống như nhiều hành tinh khác trong thái dương hệ của chúng ta, bao gồm cả Trái đất, Sao Thủy thủa sơ khai được bao phủ bởi những đại dương dung nham mà sau đó nguội đi và cứng lại. Nhưng không như những nơi khác, một lớp than chì trôi nổi phía trên bề mặt đá nóng chảy đó. Trong nghiên cứu, Cannon đã dựng lại những hiệu ứng do sự va chạm gây ra ở 12 dặm trên cùng của vỏ Sao Thủy trong hàng tỷ năm. Lớp than chì có thể dày đến hơn 91 mét, và áp lực va chạm của các thiên thạch chắn chắn là quá đủ để biến 30 - 60% lớp này thành thứ mà ông gọi là “kim cương sốc”.
Ngoài ra, Sao Thủy còn chứa rất nhiều ngọc không gian, mà theo ước tính của Cannon là có thể lên đến 16 nghìn triệu triệu tấn, và kim cương nhiều khả năng tồn tại dưới dạng những viên rất nhỏ, nằm vung vãi khắp nơi, và bị chôn vùi trong núi đá quý đó.
Bằng chứng từ các nghiên cứu khác cũng thống nhất với kết luận nói trên. Một số thiên thạch, như những mảnh đá với tên gọi Almahata Sitta từng rơi xuống sa mạc Nubian ở phía bắc Sudan vào năm 2008, chứa nhiều kim cương nhỏ xíu, có khả năng là kết quả của va chạm giữa các thiên thạch. Và các nhà khoa học thiên thể như Laura Lark, một nhà nghiên cứu tại Đại học Brown ở Providence (Đảo Rohde, Mỹ), thì tin rằng đã thấy được những điểm tối trên bề mặt Sao Thủy trong ảnh chụp bởi máy ảnh trên tàu Messenger của NASA, vốn quay quanh quỹ đạo và chụp ảnh hình tinh này từ năm 2011 - 2015. Những tấm bản đồ sai màu sắc làm từ những hình ảnh đó - cũng là bản đồ chi tiết nhất hiện có - cho thấy nhiều khu vực chứa “vật liệu phản chiếu thấp” cổ đại, thứ mà các nhà khoa học cho là than chì.
“Cứ xem những lòng chảo lớn tại đây làm mẫu tự nhiên của các lớp vỏ ngoài của Sao Thủy” - Lark, người từng nghiên cứu về lòng chảo Rembrandt rộng 450 dặm trên Sao Thủy, cho biết. “Nếu vật liệu phản chiếu thấp trong những lòng chảo này bị làm tối đi bởi than chì, đúng như tôi nghĩ, thì những lớp mà tôi quan sát được sẽ rất dày. Nó có chứa nhiều carbon hơn cả những gì tôi nghĩ từ một đại dương dung nham” - cô nói. Điều đó có thể có nghĩa là Sao Thủy ngay từ đầu đã là một hành tinh đặc biệt giàu carbon, Lark nói tiếp.
Tàu Messenger của NASA, từng bay quanh Sao Thủy từ 2011 - 2015
Trong quá trình hình thành nên Sao Thủy, các nguyên tố kết hợp cùng nhau chủ yếu là kim loại hoặc đá. Kim loại sẽ chìm dần và cuối cùng tạo nên lõi hành tinh, còn đá thì cứng lại ở phía trên. Ở nhiều hành tinh, hầu hết lượng carbon cuối cùng trở thành một phần của lõi kim loại trong lớp áo phía trên nó. Nhưng trên Sao Thủy, dường như rất nhiều carbon đã bị nhúng vào lớp ngoài của hành tinh, thay vì chìm sâu xuống. Điều đó ngược với Trái đất, nơi kim cương chỉ hình thành từ carbon nằm sâu dưới lòng đất, nơi có áp lực cực lớn.
Không tính đến vấn đề nhiệt độ và khả năng liên lạc, các “thợ đào” không gian nhiều khả năng chưa muốn ghé thăm Sao Thủy trong thời gian trước mắt, mặc cho lượng carbon phong phú cho phép hình thành nên tinh thể. Đó là bởi kim cương ở đây nhiều khả năng không tinh khiết. “Bạn có thể thu được một hỗn hợp bừa bộn gồm than chì, kim cương, và một số loại khác, chứ không phải những tinh thể đẹp đẽ mà bạn có thể đánh bóng và đính lên nhẫn đâu” - Cannon nói.
Nghiên cứu mới về thiên thạch bắn phá Sao Thủy thưở sơ khai còn có tiềm năng giải quyết một bí ẩn khác: tại sao hành tinh này lại có lõi lớn bất thường mặc cho kích thước khá nhỏ. Một số nhà khoa học tin rằng lõi của Sao Thủy lớn là hợp lý nếu hành tinh từng có kích thước lớn hơn nhiều trong quá khứ, và sau đó một cú va chạm kinh hoàng với thiên thạch đã khiến những khối đất đá khổng lồ của nó bị bắn tung tóe ra khắp thái dương hệ. Hiện nay, Sao Thủy có khối lượng chỉ bằng 1/18 Trái đất. “Tôi tính toán rằng Sao Thủy nguyên thủy có thể có khối lượng bằng từ 0,3 - 0,8 Trái đất. Con số này cũng khớp với các giả lập” vốn luôn cho ra những phiên bản Sao Thủy lớn hơn so với những gì chúng ta có hiện nay - theo Camille Cartier, một nhà khoa học thiên thể tại Đại học Lorraine ở PHáp.
Dựa trên các mô hình của mình, cô khẳng định trong quá trình Sao Thủy và phần còn lại của thái dương hệ vẫn đang bồi đắp, tức khoảng 10 - 20 triệu năm sau khi hành tinh hình thành, một vật thể khổng lồ có lẽ đã đâm vào Sao Thủy, thổi bay những lớp vỏ trên cùng của nó vào không gian. Một vài khối đá đó bay đến tận Sao Kim, Trái đất, và vành đai tiểu hành tinh của thái dương hệ.
Tàu vũ trụ tiếp theo đến Sao Thủy để nghiên cứu có thể sẽ tìm thấy những thông tin mới hơn về quá khứ đầy biến động của nó, và xác nhận với chúng a liệu có phải hành tinh này thực sự phủ đầy kim cương ở thời điểm hiện tại hay không. Sứ mệnh BepiColombo của các cơ quan hàng không vũ trụ châu Âu và Nhật Bản đã được phóng lên vào năm 2018, và bộ đôi vệ tinh của nó sẽ đến Sao Thủy vào năm 2025. Các vệ tinh này được trang bị camera độ phân giải cao hơn, có khả năng chụp ở những bước sóng dài hơn, cho phép các nhà khoa học tìm kiếm những dấu hiệu rõ ràng về kim cương trên hành tinh này.
Cannon tự hỏi liệu các hành tinh ở xa hơn có thể chứa kim cương như Sao Thủy hay không - bao gồm kim cương sốc ở bề mặt, và những loại kim cương khác hình thành bởi áp suất sâu dưới lòng đất. “Thật thú vị khi nghĩ về các ngoại hành tinh có thể có nhiều carbon hơn nữa. Bạn có thể sẽ thấy một cấu trúc bánh kẹp với kim cương, than chì, và nhiều kim cương hơn nữa” - ông nói.
Tham khảo: Wired
“Sóng áp suất từ thiên thạch hoặc sao chổi đánh xuống bề mặt với vận tốc hàng chục kilomet trên giây có thể làm biến đổi than chì thành kim cương” - theo Kevin Cannon, một nhà địa chất học tại Trường Mỏ Địa chất Colorado. “Bạn có thể thấy một lượng rất lớn kim cương ở gần bề mặt”.
Hóa ra Sao Thủy không đơn giản là một khối đá nóng bỏng quay quanh mặt trời; nó quả thực là một thế giới phức tạp. Phát hiện của Cannon và một số nghiên cứu khác nữa đã tiết lộ nhiều chi tiết mới về lịch sử địa chất học độc đáo của hành tinh này, bao gồm sự hiện diện của vô vàn đá quý.
Hành tinh tí hon này có kích thước còn nhỏ hơn hai mặt trăng trong thái dương hệ của chúng ta (Titan và Ganymede), và nó nổi tiếng vì có năm ngắn và ngày dài, quay một vòng quanh mặt trời mất 88 ngày Trái đất, và tự quay quanh trục một vòng mất 59 ngày. Nhiệt độ ban ngày tại đây đạt đến 426 độ C - chỉ xếp sau Sao Kim - tuy nhiên do không có khí quyển nên nhiệt độ ban đêm của nó tụt xuống -179 độ C. Nhưng những con số điên rồ đó không phải là điều khiến Sao Thủy trở nên khác lạ, mà là lượng carbon thừa thãi của hành tinh này (dưới dạng than chì) và quãng thời gian liên tục bị “dội bom” bởi thiên thạch vào khoảng 4 tỷ năm về trước. Trong thời kỳ tàn khốc mà các nhà khoa học gọi là “Cuộc oanh tạc muộn nặng nề”, Sao Thủy đã phải gánh chịu những cú đòn với tần suất gấp đôi so với mặt trăng của chúng ta. Nếu mặt trăng phải chấp nhận “di chứng” là một bề mặt đầy vết lõm, bạn có hình dung ra Sao Thủy sẽ ra sao hay không?
Giống như nhiều hành tinh khác trong thái dương hệ của chúng ta, bao gồm cả Trái đất, Sao Thủy thủa sơ khai được bao phủ bởi những đại dương dung nham mà sau đó nguội đi và cứng lại. Nhưng không như những nơi khác, một lớp than chì trôi nổi phía trên bề mặt đá nóng chảy đó. Trong nghiên cứu, Cannon đã dựng lại những hiệu ứng do sự va chạm gây ra ở 12 dặm trên cùng của vỏ Sao Thủy trong hàng tỷ năm. Lớp than chì có thể dày đến hơn 91 mét, và áp lực va chạm của các thiên thạch chắn chắn là quá đủ để biến 30 - 60% lớp này thành thứ mà ông gọi là “kim cương sốc”.
Ngoài ra, Sao Thủy còn chứa rất nhiều ngọc không gian, mà theo ước tính của Cannon là có thể lên đến 16 nghìn triệu triệu tấn, và kim cương nhiều khả năng tồn tại dưới dạng những viên rất nhỏ, nằm vung vãi khắp nơi, và bị chôn vùi trong núi đá quý đó.
Bằng chứng từ các nghiên cứu khác cũng thống nhất với kết luận nói trên. Một số thiên thạch, như những mảnh đá với tên gọi Almahata Sitta từng rơi xuống sa mạc Nubian ở phía bắc Sudan vào năm 2008, chứa nhiều kim cương nhỏ xíu, có khả năng là kết quả của va chạm giữa các thiên thạch. Và các nhà khoa học thiên thể như Laura Lark, một nhà nghiên cứu tại Đại học Brown ở Providence (Đảo Rohde, Mỹ), thì tin rằng đã thấy được những điểm tối trên bề mặt Sao Thủy trong ảnh chụp bởi máy ảnh trên tàu Messenger của NASA, vốn quay quanh quỹ đạo và chụp ảnh hình tinh này từ năm 2011 - 2015. Những tấm bản đồ sai màu sắc làm từ những hình ảnh đó - cũng là bản đồ chi tiết nhất hiện có - cho thấy nhiều khu vực chứa “vật liệu phản chiếu thấp” cổ đại, thứ mà các nhà khoa học cho là than chì.
“Cứ xem những lòng chảo lớn tại đây làm mẫu tự nhiên của các lớp vỏ ngoài của Sao Thủy” - Lark, người từng nghiên cứu về lòng chảo Rembrandt rộng 450 dặm trên Sao Thủy, cho biết. “Nếu vật liệu phản chiếu thấp trong những lòng chảo này bị làm tối đi bởi than chì, đúng như tôi nghĩ, thì những lớp mà tôi quan sát được sẽ rất dày. Nó có chứa nhiều carbon hơn cả những gì tôi nghĩ từ một đại dương dung nham” - cô nói. Điều đó có thể có nghĩa là Sao Thủy ngay từ đầu đã là một hành tinh đặc biệt giàu carbon, Lark nói tiếp.
Trong quá trình hình thành nên Sao Thủy, các nguyên tố kết hợp cùng nhau chủ yếu là kim loại hoặc đá. Kim loại sẽ chìm dần và cuối cùng tạo nên lõi hành tinh, còn đá thì cứng lại ở phía trên. Ở nhiều hành tinh, hầu hết lượng carbon cuối cùng trở thành một phần của lõi kim loại trong lớp áo phía trên nó. Nhưng trên Sao Thủy, dường như rất nhiều carbon đã bị nhúng vào lớp ngoài của hành tinh, thay vì chìm sâu xuống. Điều đó ngược với Trái đất, nơi kim cương chỉ hình thành từ carbon nằm sâu dưới lòng đất, nơi có áp lực cực lớn.
Không tính đến vấn đề nhiệt độ và khả năng liên lạc, các “thợ đào” không gian nhiều khả năng chưa muốn ghé thăm Sao Thủy trong thời gian trước mắt, mặc cho lượng carbon phong phú cho phép hình thành nên tinh thể. Đó là bởi kim cương ở đây nhiều khả năng không tinh khiết. “Bạn có thể thu được một hỗn hợp bừa bộn gồm than chì, kim cương, và một số loại khác, chứ không phải những tinh thể đẹp đẽ mà bạn có thể đánh bóng và đính lên nhẫn đâu” - Cannon nói.
Nghiên cứu mới về thiên thạch bắn phá Sao Thủy thưở sơ khai còn có tiềm năng giải quyết một bí ẩn khác: tại sao hành tinh này lại có lõi lớn bất thường mặc cho kích thước khá nhỏ. Một số nhà khoa học tin rằng lõi của Sao Thủy lớn là hợp lý nếu hành tinh từng có kích thước lớn hơn nhiều trong quá khứ, và sau đó một cú va chạm kinh hoàng với thiên thạch đã khiến những khối đất đá khổng lồ của nó bị bắn tung tóe ra khắp thái dương hệ. Hiện nay, Sao Thủy có khối lượng chỉ bằng 1/18 Trái đất. “Tôi tính toán rằng Sao Thủy nguyên thủy có thể có khối lượng bằng từ 0,3 - 0,8 Trái đất. Con số này cũng khớp với các giả lập” vốn luôn cho ra những phiên bản Sao Thủy lớn hơn so với những gì chúng ta có hiện nay - theo Camille Cartier, một nhà khoa học thiên thể tại Đại học Lorraine ở PHáp.
Dựa trên các mô hình của mình, cô khẳng định trong quá trình Sao Thủy và phần còn lại của thái dương hệ vẫn đang bồi đắp, tức khoảng 10 - 20 triệu năm sau khi hành tinh hình thành, một vật thể khổng lồ có lẽ đã đâm vào Sao Thủy, thổi bay những lớp vỏ trên cùng của nó vào không gian. Một vài khối đá đó bay đến tận Sao Kim, Trái đất, và vành đai tiểu hành tinh của thái dương hệ.
Tàu vũ trụ tiếp theo đến Sao Thủy để nghiên cứu có thể sẽ tìm thấy những thông tin mới hơn về quá khứ đầy biến động của nó, và xác nhận với chúng a liệu có phải hành tinh này thực sự phủ đầy kim cương ở thời điểm hiện tại hay không. Sứ mệnh BepiColombo của các cơ quan hàng không vũ trụ châu Âu và Nhật Bản đã được phóng lên vào năm 2018, và bộ đôi vệ tinh của nó sẽ đến Sao Thủy vào năm 2025. Các vệ tinh này được trang bị camera độ phân giải cao hơn, có khả năng chụp ở những bước sóng dài hơn, cho phép các nhà khoa học tìm kiếm những dấu hiệu rõ ràng về kim cương trên hành tinh này.
Cannon tự hỏi liệu các hành tinh ở xa hơn có thể chứa kim cương như Sao Thủy hay không - bao gồm kim cương sốc ở bề mặt, và những loại kim cương khác hình thành bởi áp suất sâu dưới lòng đất. “Thật thú vị khi nghĩ về các ngoại hành tinh có thể có nhiều carbon hơn nữa. Bạn có thể sẽ thấy một cấu trúc bánh kẹp với kim cương, than chì, và nhiều kim cương hơn nữa” - ông nói.
Tham khảo: Wired
