Mười năm trước, các nhà thiên văn học từ nhiều tổ chức khác nhau, bao gồm NASA và SETI (Tìm kiếm Trí thông minh ngoài Trái đất), đã bắt đầu lập bản đồ vành đai tiểu hành tinh bằng cách theo dõi các thiên thạch khi chúng lao qua bầu khí quyển của Trái đất.
Để làm được điều này, họ đã xây dựng một mạng lưới camera toàn bầu trời trên toàn cầu, được họ đặt tên là Đài quan sát cầu lửa toàn cầu.
"Đây là một câu chuyện trinh thám kéo dài hàng thập kỷ, với mỗi lần thiên thạch rơi được ghi lại đều cung cấp một manh mối mới", một trong những người sáng lập dự án, Peter Jenniskens của Viện SETI và Trung tâm nghiên cứu Ames của NASA, cho biết trong statement. "Chúng tôi hiện có những phác thảo đầu tiên về bản đồ địa chất của vành đai tiểu hành tinh."
Người đồng nghiệp của Jennisken, Hadrien Devillepoix của Đại học Curtin, nói thêm: "Những người khác đã xây dựng các mạng lưới tương tự trải rộng khắp toàn cầu, cùng nhau tạo thành Đài quan sát cầu lửa toàn cầu. Trong nhiều năm, chúng tôi đã theo dõi đường đi của 17 thiên thạch rơi được thu hồi."
Nghiên cứu của nhóm đã được công bố vào thứ Hai (ngày 17 tháng 3) trên tạp chí Thiên thạch học & Khoa học hành tinh.
Tuy nhiên, hầu hết các thiên thạch đều có nguồn gốc từ vành đai tiểu hành tinh chính của hệ mặt trời—một vùng rộng lớn giữa quỹ đạo của Sao Hỏa và Sao Mộc, nơi có hơn một triệu tiểu hành tinh quay quanh mặt trời. Sự hình thành của nó vẫn là chủ đề gây tranh cãi, nhưng các nhà thiên văn học tin rằng nó có niên đại khoảng 4,5 tỷ năm trước khi các hành tinh của hệ mặt trời hình thành. Người ta cho rằng những tiểu hành tinh này bao gồm các hành tinh nhỏ còn sót lại, các khối xây dựng của các hành tinh chưa bao giờ hợp nhất hoàn toàn thành một vật thể lớn hơn.
Vành đai tiểu hành tinh chứa các trường mảnh vỡ được gọi là cụm, hình thành khi các tiểu hành tinh lớn hơn tách ra do va chạm ngẫu nhiên. Những mảnh vỡ nhỏ hơn này vẫn nằm lại với nhau và được gọi là họ tiểu hành tinh.
Bằng cách đo các nguyên tố phóng xạ có trong thiên thạch, các nhà thiên văn học có thể xác định tuổi của chúng và khớp với "tuổi động lực" của các trường mảnh vỡ tiểu hành tinh. Tuổi động lực học là khoảng thời gian đã trôi qua kể từ khi một tiểu hành tinh hoặc nhóm tiểu hành tinh bị phá vỡ hoặc phân tán, được xác định bằng cách nghiên cứu cách các vật thể lan rộng ra theo thời gian do chuyển động và tương tác của chúng, như lực hấp dẫn hoặc va chạm.
Các tiểu hành tinh càng phân tán thì trường mảnh vỡ có khả năng càng cũ. Về cơ bản, nó đưa ra ước tính về khoảng thời gian đã trôi qua kể từ sự gián đoạn ban đầu khiến các vật thể phân tán.
Bằng cách phân tích dữ liệu thu thập được từ việc quan sát bầu trời đêm và bằng cách kết hợp cảnh quay video và quan sát ảnh chụp thiên thạch, Devillepoix, Jenniskens và nhóm của họ đã theo dõi nguồn gốc của 75 thiên thạch trong vành đai tiểu hành tinh.
"Sáu năm trước, chỉ có những gợi ý rằng các loại thiên thạch khác nhau đã đến trên các quỹ đạo khác nhau, nhưng hiện tại, số lượng quỹ đạo (N) đủ cao để các mô hình riêng biệt xuất hiện", họ đã viết trong bài báo của mình.
Một phát hiện đặc biệt thú vị tập trung vào các thiên thạch chondrite thông thường giàu sắt hay "H chondrite", một trong những loại thiên thạch phổ biến nhất rơi xuống Trái đất. Hóa học của chúng được coi là nguyên thủy vì chúng chưa bao giờ trải qua quá trình nóng chảy và trải qua rất ít tương tác hóa học kể từ khi hình thành—khiến chúng trở thành những viên nang thời gian có giá trị để hiểu về hệ mặt trời sơ khai.
"Chúng tôi hiện thấy rằng 12 thiên thạch chondrite thông thường giàu sắt (H chondrite) có nguồn gốc từ một bãi thiên thạch có tên là 'Koronis', nằm thấp trong vành đai chính nguyên sơ", Jenniskens cho biết. "Những thiên thạch này đến từ các quỹ đạo nghiêng thấp với chu kỳ quỹ đạo phù hợp với trường mảnh vỡ này.
"Bằng cách đo độ tuổi tiếp xúc với tia vũ trụ của thiên thạch, chúng ta có thể xác định rằng ba trong số mười hai thiên thạch này có nguồn gốc từ cụm Karin ở Koronis, có độ tuổi động lực là 5,8 triệu năm và hai thiên thạch đến từ cụm Koronis2, có độ tuổi động lực là 10-15 triệu năm", ông tiếp tục. "Một thiên thạch khác cũng có thể đo được độ tuổi của cụm Koronis3: khoảng 83 triệu năm".
Nhóm nghiên cứu cũng phát hiện ra rằng một số nhóm thiên thạch, bao gồm H-chondrite, có nguồn gốc từ các vùng khác nhau trong vành đai tiểu hành tinh. Một số H-chondrite, có độ tuổi khoảng 6 triệu năm, đến từ họ tiểu hành tinh Nele, trong khi những thiên thạch khác, có độ tuổi tiếp xúc là 35 triệu năm, đến từ vành đai chính bên trong, có thể là từ họ tiểu hành tinh Massalia.
Họ cũng phát hiện ra rằng nhóm thiên thạch phổ biến thứ hai, L chondrite đá và thiên thạch đá ít phổ biến nhất, LL chondrite, chủ yếu có nguồn gốc từ vành đai chính bên trong, có nguồn gốc từ các họ tiểu hành tinh Flora và Hertha. Đặc biệt, L chondrites đã trải qua một nguồn gốc dữ dội cách đây 468 triệu năm và có liên quan đến một vụ va chạm lớn.
Các bài viết liên quan:
—Các tiểu hành tinh, thời tiết vũ trụ và mảnh vỡ vũ trụ được phát hiện như thế nào trước khi chúng va vào Trái đất?
—Các nhà khoa học Trung Quốc cho biết các tiểu hành tinh đe dọa Trái đất có thể được phát hiện bởi mạng lưới tàu vũ trụ gần quỹ đạo của Sao Kim
—Nếu một tiểu hành tinh thực sự đe dọa Trái đất, thì nhiệm vụ phòng thủ hành tinh sẽ như thế nào?
Mặc dù đây là một trong những bản đồ toàn diện nhất về vành đai tiểu hành tinh cho đến nay, nhưng không phải tất cả các thiên thạch trong cơ sở dữ liệu đều được chỉ định và một số nhiệm vụ vẫn còn chưa chắc chắn.
Nhưng đối với Devillepoix và Jenniskens, đây chỉ là sự khởi đầu.
"Chúng tôi tự hào về chúng ta đã đi được bao xa, nhưng vẫn còn một chặng đường dài phía trước", Jenniskens cho biết. "Giống như những nhà vẽ bản đồ đầu tiên đã vạch ra đường viền của Úc, bản đồ của chúng tôi tiết lộ một lục địa của những khám phá vẫn còn ở phía trước khi có thêm nhiều thiên thạch rơi được ghi nhận.
Để làm được điều này, họ đã xây dựng một mạng lưới camera toàn bầu trời trên toàn cầu, được họ đặt tên là Đài quan sát cầu lửa toàn cầu.
"Đây là một câu chuyện trinh thám kéo dài hàng thập kỷ, với mỗi lần thiên thạch rơi được ghi lại đều cung cấp một manh mối mới", một trong những người sáng lập dự án, Peter Jenniskens của Viện SETI và Trung tâm nghiên cứu Ames của NASA, cho biết trong statement. "Chúng tôi hiện có những phác thảo đầu tiên về bản đồ địa chất của vành đai tiểu hành tinh."
Người đồng nghiệp của Jennisken, Hadrien Devillepoix của Đại học Curtin, nói thêm: "Những người khác đã xây dựng các mạng lưới tương tự trải rộng khắp toàn cầu, cùng nhau tạo thành Đài quan sát cầu lửa toàn cầu. Trong nhiều năm, chúng tôi đã theo dõi đường đi của 17 thiên thạch rơi được thu hồi."
Nghiên cứu của nhóm đã được công bố vào thứ Hai (ngày 17 tháng 3) trên tạp chí Thiên thạch học & Khoa học hành tinh.
Từ vành đai tiểu hành tinh chính đến bầu khí quyển của Trái Đất
Thiên thạch là những tảng đá từ không gian sống sót sau quá trình lao xuống dữ dội qua bầu khí quyển của Trái Đất và chạm tới mặt đất. Không chỉ là những vệt sáng chói lóa như sao băng, những mảnh vỡ cổ xưa này nằm trong số những vật liệu lâu đời nhất trong hệ mặt trời của chúng ta, có nguồn gốc từ các hành tinh, tiểu hành tinh và sao chổi.Tuy nhiên, hầu hết các thiên thạch đều có nguồn gốc từ vành đai tiểu hành tinh chính của hệ mặt trời—một vùng rộng lớn giữa quỹ đạo của Sao Hỏa và Sao Mộc, nơi có hơn một triệu tiểu hành tinh quay quanh mặt trời. Sự hình thành của nó vẫn là chủ đề gây tranh cãi, nhưng các nhà thiên văn học tin rằng nó có niên đại khoảng 4,5 tỷ năm trước khi các hành tinh của hệ mặt trời hình thành. Người ta cho rằng những tiểu hành tinh này bao gồm các hành tinh nhỏ còn sót lại, các khối xây dựng của các hành tinh chưa bao giờ hợp nhất hoàn toàn thành một vật thể lớn hơn.
Vành đai tiểu hành tinh chứa các trường mảnh vỡ được gọi là cụm, hình thành khi các tiểu hành tinh lớn hơn tách ra do va chạm ngẫu nhiên. Những mảnh vỡ nhỏ hơn này vẫn nằm lại với nhau và được gọi là họ tiểu hành tinh.
Bằng cách đo các nguyên tố phóng xạ có trong thiên thạch, các nhà thiên văn học có thể xác định tuổi của chúng và khớp với "tuổi động lực" của các trường mảnh vỡ tiểu hành tinh. Tuổi động lực học là khoảng thời gian đã trôi qua kể từ khi một tiểu hành tinh hoặc nhóm tiểu hành tinh bị phá vỡ hoặc phân tán, được xác định bằng cách nghiên cứu cách các vật thể lan rộng ra theo thời gian do chuyển động và tương tác của chúng, như lực hấp dẫn hoặc va chạm.
Các tiểu hành tinh càng phân tán thì trường mảnh vỡ có khả năng càng cũ. Về cơ bản, nó đưa ra ước tính về khoảng thời gian đã trôi qua kể từ sự gián đoạn ban đầu khiến các vật thể phân tán.
Bằng cách phân tích dữ liệu thu thập được từ việc quan sát bầu trời đêm và bằng cách kết hợp cảnh quay video và quan sát ảnh chụp thiên thạch, Devillepoix, Jenniskens và nhóm của họ đã theo dõi nguồn gốc của 75 thiên thạch trong vành đai tiểu hành tinh.
"Sáu năm trước, chỉ có những gợi ý rằng các loại thiên thạch khác nhau đã đến trên các quỹ đạo khác nhau, nhưng hiện tại, số lượng quỹ đạo (N) đủ cao để các mô hình riêng biệt xuất hiện", họ đã viết trong bài báo của mình.
Một phát hiện đặc biệt thú vị tập trung vào các thiên thạch chondrite thông thường giàu sắt hay "H chondrite", một trong những loại thiên thạch phổ biến nhất rơi xuống Trái đất. Hóa học của chúng được coi là nguyên thủy vì chúng chưa bao giờ trải qua quá trình nóng chảy và trải qua rất ít tương tác hóa học kể từ khi hình thành—khiến chúng trở thành những viên nang thời gian có giá trị để hiểu về hệ mặt trời sơ khai.
"Chúng tôi hiện thấy rằng 12 thiên thạch chondrite thông thường giàu sắt (H chondrite) có nguồn gốc từ một bãi thiên thạch có tên là 'Koronis', nằm thấp trong vành đai chính nguyên sơ", Jenniskens cho biết. "Những thiên thạch này đến từ các quỹ đạo nghiêng thấp với chu kỳ quỹ đạo phù hợp với trường mảnh vỡ này.
"Bằng cách đo độ tuổi tiếp xúc với tia vũ trụ của thiên thạch, chúng ta có thể xác định rằng ba trong số mười hai thiên thạch này có nguồn gốc từ cụm Karin ở Koronis, có độ tuổi động lực là 5,8 triệu năm và hai thiên thạch đến từ cụm Koronis2, có độ tuổi động lực là 10-15 triệu năm", ông tiếp tục. "Một thiên thạch khác cũng có thể đo được độ tuổi của cụm Koronis3: khoảng 83 triệu năm".
Nhóm nghiên cứu cũng phát hiện ra rằng một số nhóm thiên thạch, bao gồm H-chondrite, có nguồn gốc từ các vùng khác nhau trong vành đai tiểu hành tinh. Một số H-chondrite, có độ tuổi khoảng 6 triệu năm, đến từ họ tiểu hành tinh Nele, trong khi những thiên thạch khác, có độ tuổi tiếp xúc là 35 triệu năm, đến từ vành đai chính bên trong, có thể là từ họ tiểu hành tinh Massalia.
Họ cũng phát hiện ra rằng nhóm thiên thạch phổ biến thứ hai, L chondrite đá và thiên thạch đá ít phổ biến nhất, LL chondrite, chủ yếu có nguồn gốc từ vành đai chính bên trong, có nguồn gốc từ các họ tiểu hành tinh Flora và Hertha. Đặc biệt, L chondrites đã trải qua một nguồn gốc dữ dội cách đây 468 triệu năm và có liên quan đến một vụ va chạm lớn.
Các bài viết liên quan:
—Các tiểu hành tinh, thời tiết vũ trụ và mảnh vỡ vũ trụ được phát hiện như thế nào trước khi chúng va vào Trái đất?
—Các nhà khoa học Trung Quốc cho biết các tiểu hành tinh đe dọa Trái đất có thể được phát hiện bởi mạng lưới tàu vũ trụ gần quỹ đạo của Sao Kim
—Nếu một tiểu hành tinh thực sự đe dọa Trái đất, thì nhiệm vụ phòng thủ hành tinh sẽ như thế nào?
Mặc dù đây là một trong những bản đồ toàn diện nhất về vành đai tiểu hành tinh cho đến nay, nhưng không phải tất cả các thiên thạch trong cơ sở dữ liệu đều được chỉ định và một số nhiệm vụ vẫn còn chưa chắc chắn.
Nhưng đối với Devillepoix và Jenniskens, đây chỉ là sự khởi đầu.
"Chúng tôi tự hào về chúng ta đã đi được bao xa, nhưng vẫn còn một chặng đường dài phía trước", Jenniskens cho biết. "Giống như những nhà vẽ bản đồ đầu tiên đã vạch ra đường viền của Úc, bản đồ của chúng tôi tiết lộ một lục địa của những khám phá vẫn còn ở phía trước khi có thêm nhiều thiên thạch rơi được ghi nhận.
