Khi tàu không gian New Horizons của NASA lướt qua Pluto vào năm ngoái, nó đã tiết lộ những manh mối rằng hành tinh lùn này có thể có -- hoặc đã từng có– một đại dương lỏng bên dưới lớp vỏ băng. Theo phân tích mới dẫn đầu bởi một nghiên cứu sinh tiến sĩ tại Đại học Brown, một đại dương như vậy có thể vẫn còn tồn tại ngày nay. Nghiên cứu này được công bố trên tạp chí nghiên cứu Địa Vật lý (Geophysical Research Letters).
Sử dụng mô hình tiến hoá nhiệt động của Pluto được cập nhật dữ liệu từ New Horizons, các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra rằng nếu đại dương của Pluto đóng băng từ hàng triệu hay hàng tỷ năm trước, nó sẽ khiến cho toàn bộ hành tinh lùn này co lại. Nhưng không có dấu hiệu nào của sự co lại toàn bộ được tìm thấy trên bề mặt Pluto. Trái lại, New Horizons còn cho thấy rằng Pluto đang mở rộng ra.
“Nhờ dữ liệu được gửi về từ New Horizons, chúng tôi có thể quan sát những đặc điểm kiến tạo trên bề mặt Pluto, cập nhật dữ liệu mới cho mô hình tiến hóa nhiệt động và kết luận rằng Pluto hiện nay rất có thể có một đại dương bên dưới bề mặt”, Noah Hammond, người đứng đầu nghiên cứu cho biết.
Những bức ảnh mà New Horizons gửi về từ cuộc viếng thăm gần của nó với thiên thể nổi tiếng nhất của vành đai Kuiper cho thấy rằng Pluto không đơn giản chỉ là một quả cầu tuyết trong không gian. Nó có một bề mặt kỳ lạ được tạo thành từ nước, ni tơ và mê tan đóng băng, những ngọn núi cao hàng trăm mét và một đồng bằng rộng có hình trái tim. Nó cũng có những đường đứt gãy kiến tạo uốn khúc dài hàng trăm kilomet và sâu khoảng 4 km. Chính những đặc điểm kiến tạo này khiến các nhà khoa học nghĩ rằng có khả năng có một đại dương bên dưới bề mặt Pluto.
“New Horizons cho chúng ta thấy có những đặc điểm của sự mở rộng kiến tạo, gợi ý rằng Pluto đã trải qua một thời kỳ mở rộng toàn cầu”, Hammond cho biết. “Một đại dương dưới bề mặt đang đóng băng một cách chậm chạp sẽ gây ra điều này.”
Các nhà khoa học nghĩ rằng có thể có đủ các nguyên tố phóng xạ sinh nhiệt trong lõi đá của Pluto để làm tan chảy một phần lớp vỏ băng của hành tinh lùn này. Trải qua thời gian trong vành đai Kuiper lạnh giá, phần bị tan chảy này rốt cuộc cũng bắt đầu đóng băng trở lại. Băng ít đặc hơn nước, nên khi đóng băng, nó nở ra. Nếu Pluto có một đại dương đã đóng băng hay đang trong quá trình đóng băng, thì sẽ dẫn đến những mở rộng kiến tạo trên bề mặt, và đó chính là những gì New Horizons quan sát được.
Không có nhiều nguyên nhân khiến cho Pluto có những đặc điểm như vậy. Một trong số đó có thể là do sự giằng co hấp dẫn với vệ tinh của nó, Charon. Nhưng các quá trình động lực học do hấp dẫn giữa hai thiên thể này đã giảm xuống từ lâu, trong khi một số những đặc điểm kiến tạo trông khá mới. Vì vậy, nhiều nhà khoa học tin rằng đại dương dưới bề mặt là kịch bản tốt nhất.
Nhưng nếu Pluto có một đại dương, thì số phận của nó hiện nay như thế nào? Qúa trình đóng băng vẫn đang còn tiếp diễn, hay nó đã đông cứng từ một tỷ năm trước?
Mô hình của Hammond và các cộng sự, với dữ liệu được cập nhật từ New Horizons về đường kính và mật độ của Pluto - những thông số chủ chốt trong việc tìm hiểu các quá trình động lực học bên trong nó, cho thấy rằng do nhiệt độ thấp và áp suất cao bên trong Pluto, một đại dương đã đóng băng hoàn toàn sẽ biến đổi nhanh chóng từ loại băng thông thường mà chúng ta đều biết sang một pha khác gọi là băng II. Băng II có cấu trúc tinh thể đặc hơn, cho nên một đại dương băng II sẽ chiếm một thể tích nhỏ hơn và dẫn đến sự co lại toàn bộ của Pluto, thay vì sự mở rộng.
“Chúng tôi không quan sát thấy trên bề mặt điều mà chúng tôi trông đợi nếu có sự co lại toàn bộ”, Hammond nói. “Vậy nên chúng tôi kết luận rằng băng II chưa được hình thành, và do đó đại dương vẫn chưa đóng băng hoàn toàn.”
Các nhà nghiên cứu chỉ ra, sự hình thành của băng II phụ thuộc vào độ dày lớp vỏ băng của Pluto. Băng II chỉ hình thành khi lớp vỏ dày 260 km hoặc hơn. Nếu lớp vỏ mỏng hơn thế, đại dương sẽ đóng băng mà không tạo thành băng II. Và trong trường hợp đó nó sẽ đóng băng hoàn toàn mà không gây ra sự co lại nào.
Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu cho rằng có lý do chính đáng để tin rằng lớp vỏ băng dày hơn 260 km. Mô hình của họ gợi ý rằng lớp vỏ băng của Pluto thực sự dày 300 km hoặc hơn. Thêm vào đó, ni tơ và mê tan đóng băng mà New Horizons tìm thấy trên bề mặt cũng ủng hộ khả năng Pluto có một lớp vỏ băng dày.
“Những lớp băng kì lạ này thực sự là những vật cách nhiệt tốt”, Hammond nói. “Chúng có thể giúp ngăn chặn sự thất thoát nhiệt của Pluto ra ngoài không gian.”
Nói tóm lại, mô hình mới ủng hộ khả năng cho sự tồn tại của một đại dương ở nơi xa nhất của Hệ Mặt Trời.
“Với tôi điều đó thật đáng kinh ngạc”, Hammond nói. “Đại dương nước lỏng có thể tồn tại ở nơi cách xa Mặt Trời như Pluto – và điều tương tự cũng có thể xảy ra ở những thiên thể khác của vành đai Kuiper – thật không thể tin được.”
Hoàng Gia Linh
Theo Science Daily
