Sự bồi tụ vật chất mới trong suốt quá trình hình thành của Pluto có thể đã tạo ra đủ nhiệt để tạo thành một đại dương lỏng bên dưới lớp vỏ băng của nó vẫn tồn tại cho đến ngày nay, dù cho quỹ đạo của hành tinh lùn này nằm rất xa ở vùng ngoài lạnh lẽo của Hệ Mặt Trời.
Kịch bản về sự “khởi đầu nóng” này, được trình bày trong một bài báo đăng trên Nature Geoscience, ngược lại với quan điểm truyền thống về nguồn gốc của Pluto bắt đầu từ một khối cầu đá và băng, trong đó phân rã phóng xạ có thể cuối cùng tạo ra đủ nhiệt để làm tan băng và hình thành một đại dương bên dưới bề mặt.
“Trong một thời gian dài mọi người đã suy nghĩ về sự phát triển của các quá trình nhiệt ở Pluto và khả năng một đại dương tồn tại cho đến ngày nay”, đồng tác giả Francis Nimmo, giáo sư về Trái Đất và Khoa học Hành tinh tại UC Santa Cruz nói. “Bây giờ chúng tôi đã có các bức ảnh bề mặt Pluto từ sứ mệnh New Horizons của NASA, chúng tôi có thể so sánh những gì chúng tôi thấy với những dự đoán của các mô hình phát triển nhiệt khác nhau.”
Vì nước tăng thể tích khi đóng băng và giảm thể tích khi tan, các kịch bản “khởi đầu nóng” và “khởi đầu lạnh” có tác động khác nhau đối với sự kiến tạo và các đặc điểm bề mặt của Pluto - Carver Bierson, tác giả chính của bài báo giải thích.
“Nếu Pluto có khởi đầu lạnh và băng tan phía bên trong, nó sẽ bị co lại và chúng ta sẽ thấy các đặc điểm của quá trình nén trên bề mặt của nó, trong khi nếu nó có khởi đầu nóng thì nó sẽ mở rộng khi đại dương đóng băng và chúng ta sẽ thấy các đặc điểm của sự mở rộng trên bề mặt”, Bierson nói. “Chúng tôi thấy rất nhiều bằng chứng về sự mở rộng, nhưng chúng tôi không thấy bất kỳ bằng chứng nào về quá trình nén, vì vậy các quan sát phù hợp hơn với kịch bản Pluto khởi đầu với một đại dương lỏng.”
Sự phát triển của quá trình kiến tạo và nhiệt của Pluto với khởi đầu lạnh thực sự hơi phức tạp, bởi vì sau giai đoạn đầu bị tan chảy dần, đại dương dưới bề mặt sẽ bắt đầu đóng băng trở lại. Vì vậy, sự nén của bề mặt sẽ xảy ra vào giai đoạn sớm, theo sau đó là sự mở rộng cho đến gần đây. Với một khởi đầu nóng, sự mở rộng sẽ diễn ra trong suốt lịch sử của Pluto.
“Các đặc điểm bề mặt lâu đời nhất trên Pluto khó có thể nhận ra hơn, nhưng có vẻ như có sự mở rộng của bề mặt ở cả giai đoạn đầu và hiện nay”, Nimmo nói.
Câu hỏi tiếp theo là liệu có đủ năng lượng cung cấp cho Pluto có một “khởi đầu nóng” hay không. Hai nguồn năng lượng chính sẽ là nhiệt được giải phóng do sự phân rã của các nguyên tố phóng xạ trong đá và năng lượng hấp dẫn được giải phóng khi các mảnh vật chất mới bắn phá bề mặt của tiền hành tinh đang trong quá trình hình thành.
Tính toán của Bierson cho thấy rằng nếu toàn bộ năng lượng hấp dẫn được giữ lại dưới dạng nhiệt, chắc chắn nó sẽ tạo ra một đại dương lỏng từ ban đầu. Tuy nhiên, trên thực tế, phần lớn năng lượng đó sẽ bức xạ ra khỏi bề mặt, đặc biệt là nếu quá trình bồi tụ vật chất mới xảy ra chậm.
“Làm thế nào Pluto được hình thành từ lúc ban đầu là rất quan trọng cho sự phát triển của các quá trình nhiệt của nó”, Nimmo nói. “Nếu nó được bồi tụ quá chậm, vật chất nóng ở bề mặt sẽ bức xạ năng lượng vào không gian, nhưng nếu nó bồi tụ đủ nhanh, nhiệt sẽ bị giữ lại bên trong.”
Các nhà nghiên cứu tính toán rằng nếu Pluto hình thành trong khoảng thời gian dưới 30.000 năm, nó sẽ có một khởi đầu nóng. Nếu thay vào đó, sự bồi tụ diễn ra trong vài triệu năm, một khởi đầu nóng chỉ có thể xảy ra nếu các thiên thạch lớn va chạm với hành tinh chôn vùi năng lượng của chúng sâu bên dưới bề mặt.
Những phát hiện mới gợi ý rằng các vật thể lớn khác ở vành đai Kuiper có lẽ cũng có khởi đầu nóng và có thể có những đại dương từ sớm. Những đại dương này có thể tồn tại đến ngày nay trong những vật thể lớn nhất, chẳng hạn như các hành tinh lùn Eris và Makemake.
“Ngay cả ở nơi lạnh lẽo cách xa Mặt Trời này, tất cả các thiên thể này có thể đã hình thành rất nhanh và nóng, cùng với các đại dương lỏng”, Bierson nói.
Ngoài Bierson và Nimmo, bài báo còn có đồng tác giả là Alan Stern tại Viện nghiên cứu Tây Nam, ông là nhà nghiên cứu chính của nhiệm vụ New Horizons.
Gia Linh
Theo Sciencedaily
