Điều gì xảy ra khi hai khối đá vũ trụ giàu cacbon va vào nhau?
Bạn mong đợi nhìn thấy những dấu hiệu rõ ràng về tác động trong các thiên thạch tiếp theo — nhưng trong hơn 30 năm, các nhà khoa học đã bối rối không hiểu tại sao các thiên thạch chứa cacbon lại ít bị ảnh hưởng bởi những cuộc chạm trán dữ dội như vậy hơn các thiên thạch không chứa cacbon.
Hiểu được lý do tại sao các thiên thạch giàu cacbon lại "ít bị sốc hơn" giúp các nhà khoa học giải thích lịch sử và quá trình tiến hóa của các thiên thể trong hệ mặt trời chính xác hơn. Các đặc điểm gây sốc trong thiên thạch là một dạng bằng chứng pháp y — chúng tiết lộ tần suất và mức độ dữ dội mà các tảng đá vũ trụ đã va chạm với nhau và với các thiên thể hành tinh trong suốt hàng triệu năm.
Nếu một số vật liệu che khuất hoặc xóa bỏ bằng chứng đó, điều đó có thể làm sai lệch hiểu biết của chúng ta về sự hình thành hành tinh, các điều kiện trên các tiểu hành tinh ban đầu hoặc thậm chí cách các nguyên tố thiết yếu cho sự sống, như carbon, được phân bổ trong toàn bộ hệ mặt trời.
Liên quan: Thiên thạch là gì?
Để tìm ra giải pháp, Kosuke Kurosawa, một nhà vật lý thiên văn tại Đại học Kobe ở Nhật Bản, đã chuyển sang một lý thuyết: rằng các vụ va chạm tiểu hành tinh giải phóng hơi nước từ các khoáng chất chứa nước trong đá, sau đó hơi nước sẽ mang bằng chứng đi vào không gian.
"Tôi chuyên về vật lý va chạm và quan tâm đến cách vật liệu thiên thạch thay đổi khi phản ứng với các vụ va chạm, thứ được gọi là 'biến chất do va chạm'", Kurosawa giải thích trong một tuyên bố.
"Và vì vậy, tôi rất quan tâm đến câu hỏi này", nhà nghiên cứu nói thêm. "Tôi nghĩ rằng [lý thuyết cũ] là tuyệt vời, nhưng nó có vấn đề."
Một điều nữa là những người đề xuất ban đầu chưa bao giờ tính toán liệu quá trình này có tạo ra đủ năng lượng hay hơi nước để thực sự đưa bằng chứng về vụ va chạm vào không gian hay không. Và sau đó là một vấn đề lớn hơn: một số thiên thạch giàu carbon vẫn có vẻ "ít bị sốc hơn", mặc dù không có bất kỳ khoáng chất chứa nước nào.
Nhưng Kurosawa vẫn chưa sẵn sàng từ bỏ lý thuyết này. Để nghiên cứu cách các khoáng chất chứa cacbon hoạt động trong quá trình va chạm, nhóm của ông đã chế tạo một khẩu súng khí nhẹ hai tầng được liên kết với một buồng mẫu được thiết kế để phân tích các khí thoát ra sau các vụ va chạm tốc độ cao.
Thiết kế này cho phép các nhà nghiên cứu cô lập và phân tích các khí chỉ từ tác động, bằng cách tách buồng mẫu khỏi cơ chế súng — ngăn ngừa ô nhiễm từ các khí sinh ra trong quá trình bắn.
Những câu chuyện liên quan:
— Mưa sao băng và sao băng: Sự hình thành và lịch sử
— Kính viễn vọng không gian James Webb phát hiện vụ va chạm tiểu hành tinh trong hệ sao lân cận
— Các hành tinh trong hệ mặt trời, trật tự và sự hình thành: Hướng dẫn cuối cùng
Các thí nghiệm cho thấy rằng các tác động của đá không gian giàu cacbon gây ra các phản ứng hóa học không tạo ra hơi nước mà là khí cacbon monoxit và cacbon dioxit cực nóng.
"Chúng tôi phát hiện ra rằng động lượng của vụ nổ sau đó đủ để đẩy vật liệu đá xung quanh có độ rung lắc mạnh vào không gian", Kurosawa cho biết. "Những vụ nổ như vậy xảy ra trên các thiên thạch giàu carbon, nhưng không xảy ra trên các thiên thạch nghèo carbon".
Kurosawa tin rằng, trong khi bằng chứng về những vụ va chạm như vậy có thể khó thu thập được trên các vật thể nhỏ hơn, thì các thiên thể lớn hơn như hành tinh lùn Ceres sẽ có đủ lực hấp dẫn để kéo vật liệu bị đẩy ra trở lại bề mặt của thiên thể.
"Kết quả của chúng tôi dự đoán rằng Ceres sẽ tích tụ vật liệu có độ sốc cao do những vụ va chạm này tạo ra, vì vậy chúng tôi tin rằng điều này sẽ cung cấp hướng dẫn để lập kế hoạch cho thế hệ sứ mệnh thám hiểm hành tinh tiếp theo", Kurosawa cho biết.
mới nghiên cứu được công bố trực tuyến vào thứ năm (ngày 24 tháng 4) trên tạp chí Nature Communications.
Bạn mong đợi nhìn thấy những dấu hiệu rõ ràng về tác động trong các thiên thạch tiếp theo — nhưng trong hơn 30 năm, các nhà khoa học đã bối rối không hiểu tại sao các thiên thạch chứa cacbon lại ít bị ảnh hưởng bởi những cuộc chạm trán dữ dội như vậy hơn các thiên thạch không chứa cacbon.
Hiểu được lý do tại sao các thiên thạch giàu cacbon lại "ít bị sốc hơn" giúp các nhà khoa học giải thích lịch sử và quá trình tiến hóa của các thiên thể trong hệ mặt trời chính xác hơn. Các đặc điểm gây sốc trong thiên thạch là một dạng bằng chứng pháp y — chúng tiết lộ tần suất và mức độ dữ dội mà các tảng đá vũ trụ đã va chạm với nhau và với các thiên thể hành tinh trong suốt hàng triệu năm.
Nếu một số vật liệu che khuất hoặc xóa bỏ bằng chứng đó, điều đó có thể làm sai lệch hiểu biết của chúng ta về sự hình thành hành tinh, các điều kiện trên các tiểu hành tinh ban đầu hoặc thậm chí cách các nguyên tố thiết yếu cho sự sống, như carbon, được phân bổ trong toàn bộ hệ mặt trời.
Liên quan: Thiên thạch là gì?
Để tìm ra giải pháp, Kosuke Kurosawa, một nhà vật lý thiên văn tại Đại học Kobe ở Nhật Bản, đã chuyển sang một lý thuyết: rằng các vụ va chạm tiểu hành tinh giải phóng hơi nước từ các khoáng chất chứa nước trong đá, sau đó hơi nước sẽ mang bằng chứng đi vào không gian.
"Tôi chuyên về vật lý va chạm và quan tâm đến cách vật liệu thiên thạch thay đổi khi phản ứng với các vụ va chạm, thứ được gọi là 'biến chất do va chạm'", Kurosawa giải thích trong một tuyên bố.
"Và vì vậy, tôi rất quan tâm đến câu hỏi này", nhà nghiên cứu nói thêm. "Tôi nghĩ rằng [lý thuyết cũ] là tuyệt vời, nhưng nó có vấn đề."
Một điều nữa là những người đề xuất ban đầu chưa bao giờ tính toán liệu quá trình này có tạo ra đủ năng lượng hay hơi nước để thực sự đưa bằng chứng về vụ va chạm vào không gian hay không. Và sau đó là một vấn đề lớn hơn: một số thiên thạch giàu carbon vẫn có vẻ "ít bị sốc hơn", mặc dù không có bất kỳ khoáng chất chứa nước nào.
Nhưng Kurosawa vẫn chưa sẵn sàng từ bỏ lý thuyết này. Để nghiên cứu cách các khoáng chất chứa cacbon hoạt động trong quá trình va chạm, nhóm của ông đã chế tạo một khẩu súng khí nhẹ hai tầng được liên kết với một buồng mẫu được thiết kế để phân tích các khí thoát ra sau các vụ va chạm tốc độ cao.
Thiết kế này cho phép các nhà nghiên cứu cô lập và phân tích các khí chỉ từ tác động, bằng cách tách buồng mẫu khỏi cơ chế súng — ngăn ngừa ô nhiễm từ các khí sinh ra trong quá trình bắn.
Những câu chuyện liên quan:
— Mưa sao băng và sao băng: Sự hình thành và lịch sử
— Kính viễn vọng không gian James Webb phát hiện vụ va chạm tiểu hành tinh trong hệ sao lân cận
— Các hành tinh trong hệ mặt trời, trật tự và sự hình thành: Hướng dẫn cuối cùng
Các thí nghiệm cho thấy rằng các tác động của đá không gian giàu cacbon gây ra các phản ứng hóa học không tạo ra hơi nước mà là khí cacbon monoxit và cacbon dioxit cực nóng.
"Chúng tôi phát hiện ra rằng động lượng của vụ nổ sau đó đủ để đẩy vật liệu đá xung quanh có độ rung lắc mạnh vào không gian", Kurosawa cho biết. "Những vụ nổ như vậy xảy ra trên các thiên thạch giàu carbon, nhưng không xảy ra trên các thiên thạch nghèo carbon".
Kurosawa tin rằng, trong khi bằng chứng về những vụ va chạm như vậy có thể khó thu thập được trên các vật thể nhỏ hơn, thì các thiên thể lớn hơn như hành tinh lùn Ceres sẽ có đủ lực hấp dẫn để kéo vật liệu bị đẩy ra trở lại bề mặt của thiên thể.
"Kết quả của chúng tôi dự đoán rằng Ceres sẽ tích tụ vật liệu có độ sốc cao do những vụ va chạm này tạo ra, vì vậy chúng tôi tin rằng điều này sẽ cung cấp hướng dẫn để lập kế hoạch cho thế hệ sứ mệnh thám hiểm hành tinh tiếp theo", Kurosawa cho biết.
mới nghiên cứu được công bố trực tuyến vào thứ năm (ngày 24 tháng 4) trên tạp chí Nature Communications.
