Các thí nghiệm bắn đạn vận tốc cao cho thấy các va chạm của các tiểu hành tinh giàu nước có thể mang lại một lượng nước đáng ngạc nhiên cho các vật thể dạng hành tinh. Một nghiên cứu được thực hiện bởi các nhà khoa học đến từ Đại học Brown có thể làm sáng tỏ cách mà nước đã được mang tới Trái Đất ở thời kì đầu cũng như giúp giải thích một số phát hiện về nước trên Mặt Trăng và những nơi khác.
“Nguồn gốc và cách di chuyển của nước và các chất bay hơi là một trong những câu hỏi lớn trong ngành khoa học hành tinh,” - theo Terik Daly, nhà nghiên cứu sau tiến sĩ tại Đại học Johns Hopkins, người đã đứng đầu nghiên cứu từ khi đang hoàn thành chương trình PhD tại Brown.
“Những thí nghiệm này tiết lộ một cơ chế qua đó các tiểu hành tinh có thể cung cấp nước cho các vệ tinh, hành tinh và các tiểu hành tinh khác. Đó là một quá trình bắt đầu khi Hệ Mặt Trời đang hình thành và vẫn tiếp tục diễn ra cho đến ngày nay.”
Nguồn gốc của nước trên Trái Đất vẫn còn là một điều bí ẩn. Trong một thời gian dài, con người cho rằng các hành tinh nhóm trong của Hệ Mặt Trời khô khi mới hình thành và nước được đem đến sau đó qua va chạm với các sao chổi băng. Trong khi ý kiến đó vẫn còn là một khả năng thì các phép đo đồng vị đã chỉ ra rằng nước trên Trái Đất tương tự như nước trong các tiểu hành tinh giàu carbon. Điều đó cho thấy tiểu hành tinh cũng có thể là nguồn gốc của nước trên Trái Đất, nhưng cách thức chúng được mang đến vẫn chưa được hiểu rõ.
Pete Schultz, đồng tác giả bài báo và là giáo sư của Khoa Khoa học Hành tinh, Môi trường và Trái Đất tại Đại học Brown cho biết: “Các mô hình va chạm chỉ cho chúng ta thấy vật va chạm sẽ bay hơi hoàn toàn ở tốc độ va chạm thường thấy trong Hệ Mặt Trời. Điều đó có nghĩa tất cả nước mà vật chứa đựng sẽ bốc hơi hết do lượng nhiệt sản sinh qua vụ va chạm.”
“Nhưng tự nhiên có xu hướng thú vị hơn những mô hình của chúng ta, đó là lý do tại sao chúng ta cần phải thực hiện các các thí nghiệm.”
Trong nghiên cứu này, Daly và Schultz đã sử dụng những viên đạn có kích thước cỡ hòn bi ve với thành phần như các chondrite carbon, là những thiên thạch có nguồn gốc từ các tiểu hành tinh giàu nước và cổ xưa. Bằng việc sử dụng cơ sở thí nghiệm Vertical Gun Range ở Trung tâm Nghiên cứu Ames của NASA, các viên đạn được bắn vào một mục tiêu hoàn toàn khô được làm bằng bột đá bọt với tốc độ khoảng 5 km mỗi giây. Các nhà nghiên cứu sau đó đã phân tích những mảnh vỡ sau va chạm với sự hỗ trợ của rất nhiều công cụ phân tích nhằm tìm kiếm dấu hiệu của nước được giữ lại bên trong.
Họ phát hiện ra rằng ở tốc độ và góc va chạm phổ biến trong Hệ Mặt Trời, khoảng 30% lượng nước chứa trong vật va chạm được giữ lại trong các mảnh vỡ sau đó. Hầu hết lượng nước này nằm trong đá núi lửa là đá bị tan chảy do nhiệt của vụ va chạm, sau đó rắn lại khi nguội đi và trong đá trầm tích (Breccia), là đá tạo thành từ hỗn hợp mảnh vỡ va chạm được gắn chặt với nhau bởi nhiệt từ sự va chạm.
Nghiên cứu đã đưa ra một số manh mối về cơ chế mà qua đó nước được giữ lại. Khi các phần của vật va chạm bị phá hủy bởi sức nóng, một dạng khí bốc lên bao gồm cả hơi nước.
Schultz cho biết: “Đá núi lửa và đá trầm tích đang hình thành trong dòng khí đó. Điều chúng tôi đang muốn nói đến là hơi nước được hấp thụ vào bên trong đá núi lửa và đá trầm tích khi chúng hình thành. Bởi vậy, mặc dù vật va chạm mất hết nước, nhưng một phần trong số đó vẫn có thể được giữ lại khi dung nham nguội đi nhanh chóng.”
Những phát hiện này có thể có những ý nghĩa quan trọng cho hiểu biết về sự hiện diện của nước trên Trái Đất. Các tiểu hành tinh carbon được cho là một trong những vật thể xuất hiện sớm nhất trong Hệ Mặt Trời – những tảng đá nguyên thủy từ đó hình thành nên các hành tinh.
Họ cho rằng, khi những tiểu hành tinh giàu nước va đập vào Trái Đất đang hình thành, có thể một quá trình tương tự như thứ mà Daly và Schultz đã phát hiện sẽ cho phép nước kết hợp vào trong quá trình hình thành Trái Đất. Quá trình như vậy cũng có thể giúp giải thích sự hiện diện của nước trong lớp phủ của Mặt Trăng, như nghiên cứu đã gợi ý rằng nước trên Mặt Trăng cũng có nguồn gốc từ tiểu hành tinh.
Nghiên cứu có thể giải thích những hoạt động sau đó của nước trong Hệ Mặt Trời. Nước được tìm thấy trên bề mặt của Mặt Trăng, trong các tia của miệng núi lửa Tycho có thể bắt nguồn từ vật va chạm Tycho, Schultz cho biết thêm. Nước có nguồn gốc tiểu hành tinh còn có thể giải thích cho các mỏ băng được tìm thấy ở các vùng cực của Sao Thủy.
“Quan trọng là điều này cho chúng ta một cơ chế mà qua đó nước vẫn có thể tồn tại sau những va chạm tiểu hành tinh như thế này, ” Schultz nói. “Và nó cho thấy lý do tại sao việc tiến thành thí nghiệm là rất quan trọng bởi vì đây là một cái gì đó mà các mô hình đã bỏ sót.”
Thu Trang
Theo Space Daily
