Một nhóm nghiên cứu quốc tế gồm 45 nhà nghiên cứu về mưa sao băng đã phát hiện ra rằng không phải tất cả các sao chổi đều vỡ vụn theo cùng một cách khi chúng tiếp cận mặt trời. Trong một bài báo được công bố trên tạp chí Icarus, họ cho rằng sự khác biệt này là do điều kiện trong đĩa tiền hành tinh nơi sao chổi hình thành cách đây 4,5 tỷ năm.
Đĩa tiền hành tinh. Hình ảnh từ mô phỏng máy tính trực quan hóa quá trình hình thành các hành tinh (https://svs.gsfc.nasa.gov/12278). Tín dụng: NASA/JPL-Caltech
"Những thiên thạch mà chúng ta thấy dưới dạng sao băng trên bầu trời đêm có kích thước bằng những viên sỏi nhỏ", tác giả chính và nhà thiên văn học thiên thạch Peter Jenniskens của Viện SETI và NASA Ames cho biết. "Trên thực tế, chúng có cùng kích thước với những viên sỏi đã sụp đổ thành sao chổi trong quá trình hình thành hệ mặt trời của chúng ta".
Khi hệ mặt trời của chúng ta hình thành, các hạt nhỏ trong đĩa xung quanh mặt trời trẻ dần dần lớn hơn cho đến khi chúng có kích thước bằng những viên sỏi nhỏ.
"Khi những viên sỏi lớn đủ để không còn di chuyển cùng với khí nữa, chúng sẽ bị phá hủy bởi các va chạm lẫn nhau trước khi chúng có thể lớn hơn nhiều", nhà khoa học hành tinh Ames của NASA và đồng tác giả Paul Estrada cho biết. "Thay vào đó, sao chổi và tiểu hành tinh nguyên thủy được hình thành khi các đám mây sỏi này sụp đổ cục bộ thành các vật thể lớn hơn và có kích thước hàng kilomet".
Tiến nhanh 4,5 tỷ năm: khi sao chổi tiếp cận mặt trời ngày nay, chúng vỡ vụn thành những mảnh nhỏ hơn gọi là thiên thạch. Những thiên thạch này cùng quay quanh sao chổi trong một thời gian và sau đó có thể tạo ra mưa sao băng khi chúng va vào bầu khí quyển của Trái đất.
"Chúng tôi đưa ra giả thuyết rằng sao chổi vỡ vụn thành kích thước của những viên sỏi mà chúng được tạo thành", Jenniskens cho biết. "Trong trường hợp đó, sự phân bố kích thước và các đặc tính vật lý và hóa học của các luồng thiên thạch trẻ vẫn chứa thông tin về các điều kiện trong đĩa tiền hành tinh trong quá trình sụp đổ này".
Jenniskens và nhóm các nhà thiên văn học chuyên nghiệp và nghiệp dư của ông sử dụng các camera video ánh sáng yếu đặc biệt trong các mạng lưới trên toàn thế giới để theo dõi các thiên thạch trong một dự án do NASA tài trợ có tên gọi "CAMS"—hay Camera giám sát thiên thạch toàn cảnh (http://cams.seti.org).
"Những chiếc máy ảnh này đo đường đi của thiên thạch, độ cao của chúng khi chúng mới phát sáng và tốc độ chậm lại của chúng trong bầu khí quyển của Trái đất", Jenniskens cho biết. "Những chiếc máy ảnh chuyên dụng đã đo thành phần của một số thiên thạch này".
Nhóm nghiên cứu đã nghiên cứu 47 trận mưa sao băng trẻ. Hầu hết là các mảnh vụn của hai loại sao chổi: Sao chổi họ Sao Mộc từ Đĩa Phân tán của Vành đai Kuiper bên ngoài Sao Hải Vương và sao chổi chu kỳ dài từ Đám mây Oort bao quanh hệ mặt trời của chúng ta. Sao chổi chu kỳ dài di chuyển trên quỹ đạo rộng hơn nhiều so với sao chổi họ Sao Mộc và bị lực hấp dẫn của Mặt trời giữ chặt hơn nhiều.
"Chúng tôi phát hiện ra rằng các sao chổi chu kỳ dài (Đám mây Oort) thường vỡ vụn thành các kích thước biểu thị cho điều kiện bồi tụ nhẹ nhàng", Jenniskens cho biết. "Các thiên thạch của chúng có mật độ thấp. Các luồng thiên thạch chứa 4% khá ổn định của một loại thiên thạch rắn đã được nung nóng trong quá khứ và hiện chỉ sáng hơn trong bầu khí quyển của Trái đất và thường nghèo nguyên tố natri".
Mặt khác, sao chổi họ Sao Mộc thường vỡ vụn thành các thiên thạch nhỏ hơn, đặc hơn. Chúng cũng có trung bình 8% vật liệu rắn cao hơn và thể hiện sự đa dạng hơn về thành phần đó.
"Chúng tôi kết luận rằng các sao chổi họ Sao Mộc này được tạo thành từ những viên sỏi đã đạt đến điểm mà sự phân mảnh trở nên quan trọng trong quá trình tiến hóa kích thước của chúng", Estrada cho biết. "Sự pha trộn cao hơn của các vật liệu được nung nóng trong quá khứ được dự đoán là gần mặt trời hơn".
Các tiểu hành tinh nguyên thủy hình thành gần mặt trời hơn, mặc dù vẫn nằm ngoài quỹ đạo của Sao Mộc. Các tiểu hành tinh này tạo ra mưa sao băng với các hạt thậm chí còn nhỏ hơn, cho thấy các khối xây dựng bằng đá cuội của chúng trải qua sự phân mảnh thậm chí còn dữ dội hơn.
"Mặc dù có những ngoại lệ trong cả hai nhóm, nhưng hàm ý là hầu hết các sao chổi chu kỳ dài được hình thành trong điều kiện phát triển hạt nhẹ nhàng hơn, có thể gần rìa 30 AU của Đĩa xuyên sao Hải Vương", Estrada cho biết. "Hầu hết các sao chổi họ Sao Mộc được hình thành gần Mặt Trời hơn, nơi các viên sỏi tiếp cận hoặc vượt qua rào cản phân mảnh, trong khi các tiểu hành tinh nguyên thủy được hình thành ở khu vực mà lõi của các hành tinh khổng lồ được hình thành".
Làm sao điều này có thể xảy ra? Trong khi các hành tinh khổng lồ đang phát triển, Sao Hải Vương di chuyển ra ngoài và phân tán các sao chổi và tiểu hành tinh ra khỏi đĩa tiền hành tinh còn lại. Chuyển động ra ngoài này có thể đã tạo ra cả Đĩa phân tán của Vành đai Kuiper và Đám mây Oort. Điều đó sẽ dự đoán rằng cả sao chổi chu kỳ dài và sao chổi họ Sao Mộc đều có cùng đặc tính, nhưng nhóm nghiên cứu đã phát hiện ra điều ngược lại.
"Có thể các ngôi sao và đám mây phân tử trong vùng sinh ra của mặt trời đã làm nhiễu loạn quỹ đạo rộng của sao chổi Oort Cloud ngay từ đầu, và các sao chổi chu kỳ dài mà chúng ta thấy ngày nay chỉ phân tán vào các quỹ đạo như vậy vào thời điểm mặt trời di chuyển ra khỏi vùng này", Jenniskens cho biết. "Ngược lại, các sao chổi thuộc họ Sao Mộc luôn ở trên các quỹ đạo ngắn hơn và lấy mẫu tất cả các vật thể bị Sao Hải Vương phân tán trên đường ra".
Mời các đối tác xem hoạt động của Công ty TNHH Pacific Group.
FanPage: https://www.facebook.com/Pacific-Group
YouTube: https://www.youtube.com/@PacificGroupCoLt
