Phát hiện nguồn gốc của loại thiên thạch phổ biến nhất

Khi quan sát bằng kính thiên văn GEMINI, hai nhà thiên văn học Braxin và Hoa Kỳ lần đầu tiên phát hiện ra rằng các hành tinh nhỏ giống với “thiên thạch hạt thông thường”, loại thiên thạch phổ biến nhất được tìm thấy trên Trái Đất.

Cho đến nay, các nhà thiên văn học vẫn chưa nhận biết được nguồn gốc hành tinh của chúng mà nguyên nhân chính là các quy trình địa chất xuất hiện sau khi thiên thạch tách khỏi hành tinh mẹ.

Astronomy & Astrophysics công bố phát hiện đầu tiên của hai nhà thiên văn học, T. Mothé-Diniz (Braxin) và D. Nesvorrný (USA), về các hành tinh nhỏ có quang phổ tương tự với thiên thạch hạt thông thường - vật liệu thiên thạch tương tự với thành phần cấu tạo của Mặt Trời. Hầu hết các thiên thạch chúng ta thu thập trên Trái Đất có nguồn gốc từ đai hành tinh chính nằm giữa Sao Hỏa và Sao Mộc (1). Chúng tách ra từ hành tinh mẹ sau va chạm, đi vào một quỹ đạo khác, rồi cuối cùng rơi xuống Trái Đất. Thiên thạch là công cụ chính để tìm hiểu về lịch sử của hệ Mặt Trời vì thành phần cấu tạo của chúng chính là hồ sơ ghi chép các quy trình địa chất từng xảy ra khi chúng còn gắn với hành tinh mẹ.

Khó khăn cơ bản của chúng ta là chúng ta không biết chính xác phần lớn các mẫu thiên thạch đến từ đâu trong đai hành tinh. Trong nhiều năm, các nhà thiên văn học không thể khám phá ra hành tinh mẹ của loại thiên thạch phổ biến nhất - thiên thạch hạt chiếm 75% các thiên thạch được thu thập.

Phải: So sánh quang phổ của hành tinh nhỏ (1270) Datura với quang phổ của thiên thạch hạt Fayatteville. Trái: Ảnh của thiên thạch Fayetteville. (Ảnh: Trung tâm khoa học không gian và hành tinh Arkansas, đại học Arkansas).

Để tìm kiếm hành tinh gốc của thiên thạch, các nhà thiên văn học phải so sánh quang phổ của mẫu thiên thạch với mẫu từ các hành tinh. Đây là một nhiệm vụ khó khăn vì thiên thạch và các hành tinh mẹ của chúng trải qua các quy trình khác nhau sau khi thiên thạch được tách ra. Cụ thể, bề mặt hành tinh được biến đổi bởi một quy trình gọi là “thời tiết không gian”, được tạo ra bởi thiên thạch cực nhỏ và gió mặt trời, dần dần chuyển hóa quang phổ bề mặt hành tinh Vì vậy, thuộc tính quang phổ của hành tinh trở nên khác với thiên thạch, điều này khiến việc nhận biết hành tinh mẹ của thiên thạch càng trở nên khó khăn.

Va chạm là quy trình chính ảnh hướng đến hành tinh. Dưới ảnh hưởng của tác động mạnh, hành tinh có thể vỡ tung, các mảnh của nó đi theo quỹ đạo ban đầu của hành tinh đó. Các mảnh vỡ này cấu thành một quần thể mà các nhà thiên văn học gọi là “họ hành tinh”. Cho đến gần đây, hầu hết các họ hành tinh được biết tới đều rất già (chúng được hình thành từ 100 triệu đến 1 tỷ năm trước đây). Tất nhiên, rất khó có thể dò tìm các họ hành tinh trẻ do các hành tinh nằm rất gần với nhau (2). Năm 2006, 4 họ hành tinh mới và rất trẻ được nhận biết, có độ tuổi từ 50.000 đến 600.000 năm. Quần thể các mảnh vỡ này thường ít bị “thời tiết không gian” ảnh hưởng sau lần nứt vỡ đầu tiên so với các họ hành tinh già hơn. Mothé-Diniz và Nesvorný đã quan sát các hành tinh bằng cách sử dụng kính thiên văn GEMINI (một đặt tại Hawaii, một tại Chilê), và đã thu được quang phổ hữu hình. Họ so sánh các quang phổ hành tinh với quang phổ của loại thiên thạch hạt thông thường (thiên thạch Fayetteville (3)) và đã tìm thấy nhiều điểm tương đồng.

Đây là nghiên cứu đầu tiên quan sát thấy sự trùng khớp giữa loại thiên thạch phổ biến nhất và các hành tinh trong vành đại chính. Nó cũng chứng thực vai trò của thời tiết không gian trong việc thay đổi bề mặt hành tinh. Nhận biết hành tinh mẹ của thiên thạch là công cụ duy nhất giúp nghiên cứu lịch sử của hệ mặt trời vì từ đó có thể luận ra thời gian của các sự kiện địa chất (phân tích thiên thạch bằng các kỹ thuật xác định ngày tháng) và vị trí của chúng trong hệ mặt trời (từ vị trí của hành tinh mẹ).

1. Có một vài trương hợp ngoại lệ, trong đó có thiên thạch nổi tiếng xuất phát từ Sao Hỏa
2. Sau khi hành tinh ban đầu bị phá vỡ, các mảnh vỡ di chuyển ra xa nhau. Vụ va chạm càng xảy về trước, khoảng cách giữa các mảnh vỡ càng xa.
3. Thiên thạch được đặt tên theo địa điểm chúng được thu thập. Thiên thạch Fayetteville rơi gần Fayetteville, Arkansas vào ngày 26 tháng 12, 1934.

Tham khảo

Mothé-Diniz et al. Visible spectroscopy of extremely young asteroid families. Astronomy and Astrophysics, 2008; 486 (2): L9 DOI: 10.1051/0004-6361:200809934