Một nghiên cứu mới do Viện Nghiên cứu Tây Nam (Southwest Research Institute - SwRI) dẫn đầu đã đề xuất lời giải cho một câu hỏi tồn tại từ lâu trong khoa học hành tinh: Điều gì đã dẫn đến sự tập trung, kết tụ và bảo tồn các hạt khoáng vật hình cầu có kích thước cỡ milimet bên trong các thiên thể mẹ của loại thiên thạch phổ biến nhất? Nghiên cứu này đã được công bố trên tạp chí Science Advances.
Các tiểu hành tinh chondrite là những thiên thể cổ xưa có quỹ đạo quanh Mặt Trời, trong khi thiên thạch chondrite là những mảnh đá từ các thiên thể này rơi xuống Trái Đất. Cả hai đều chứa những vật chất nguyên thủy. Các thiên thạch chondrite chủ yếu được cấu tạo từ các chondrule - những giọt đá nóng chảy nhỏ đã đông đặc - nằm trong một nền vật chất hạt mịn.
"Mặc dù có nhiều cơ chế khác nhau có thể đã tạo ra chính các chondrule, tôi luôn ngạc nhiên trước mức độ đồng nhất của các tiểu hành tinh chondrite," Hal Levison thuộc SwRI - tác giả chính của bài báo trình bày nghiên cứu này - cho biết. "Chúng tôi tìm kiếm một quá trình có thể gom những giọt vật chất nhỏ bé này lại để hình thành các thiên thể có kích thước cỡ tiểu hành tinh."
Các va chạm tạo nên đĩa mảnh vỡ
Nghiên cứu mới cho thấy lời giải có thể nằm ở giai đoạn hỗn loạn cuối cùng của quá trình hình thành các hành tinh đất đá, khi các phôi hành tinh - những thiên thể có kích thước từ cỡ Mặt Trăng đến cỡ Sao Hỏa - thường xuyên va chạm với nhau. Bằng các mô phỏng số, nhóm nghiên cứu đã khảo sát các kịch bản va chạm khổng lồ giữa các phôi hành tinh, tạo ra những lớp vật chất nóng chảy và vật chất rắn bị bắn ra. Một phần trong số vật chất này vẫn bị giữ lại bởi lực hấp dẫn và lắng xuống, hình thành một đĩa mảnh vỡ đậm đặc đang quay quanh phôi hành tinh chịu va chạm.
"Đĩa bao quanh phôi hành tinh này có quỹ đạo quanh một phôi hành tinh đang phát triển, dần kết tụ thành các thiên thể lớn hơn và hình thành các vệ tinh có kích thước cỡ tiểu hành tinh. Quá trình này tương tự như sự hình thành hai vệ tinh của Sao Hỏa là Phobos và Deimos," Levison cho biết. "Các vệ tinh có kích thước cỡ tiểu hành tinh được tạo thành gần như hoàn toàn từ vật chất sinh ra trong vụ va chạm ban đầu, đồng thời có kích thước và thành phần tổng thể tương đương với các tiểu hành tinh chondrite."
Tiến vào quỹ đạo quanh Mặt Trời
Điều quan trọng là nghiên cứu cho thấy một số vệ tinh này có thể được giải phóng khỏi quỹ đạo quanh phôi hành tinh do các tương tác động lực học và chuyển sang có quỹ đạo độc lập quanh Mặt Trời. Những vệ tinh thoát ra này sau đó trở thành các thiên thể mẹ của các tiểu hành tinh chondrite - nguồn gốc của các thiên thạch chondrite được tìm thấy trên Trái Đất.
Thay vì xem quá trình hình thành chondrule và quá trình kết tụ chondrite là hai vấn đề riêng biệt, mô hình này kết nối chúng thông qua động lực học của quá trình hình thành hành tinh. Các vụ va chạm khổng lồ tạo ra vật chất, sau đó các đĩa bao quanh phôi hành tinh sẽ tập trung và giữ vật chất này lại để hình thành các vệ tinh. Cuối cùng, quá trình giải phóng khỏi quỹ đạo sẽ biến những tập hợp vật chất cô đặc này thành các tiểu hành tinh tạo ra thiên thạch mà chúng ta quan sát được ngày nay.
"Do đó, các tiểu hành tinh chondrite không phải là những đống mảnh vụn còn sót lại một cách ngẫu nhiên từ tinh vân Mặt Trời," Kevin Walsh - đồng tác giả của bài báo - cho biết.
"Chúng là những vệ tinh đã thoát ra - những vệ tinh đang trong quá trình hình thành - mang trong mình những ghi chép chi tiết về các quá trình va chạm dữ dội đã tạo nên các hành tinh đất đá," Rogerio Deienno - đồng tác giả của nghiên cứu - cho biết thêm.
R.T
Theo Phys.org
