Giải mã vụ va chạm thiên thạch từng dội bão lửa vào Trái Đất, Mặt Trăng, sao Hỏa

Một vụ va chạm dữ dội giữa hai tiểu hành tinh trong vành đai chính nằm giữa sao Hỏa và sao Mộc có thể đã tạo ra một "cơn mưa" mảnh vỡ kéo dài hàng trăm triệu năm, liên tục bắn phá Trái Đất, Mặt Trăng và sao Hỏa.

Một vụ va chạm thiên thạch 800 triệu năm trước có thể đã dội bão lửa xuống Trái Đất, Mặt Trăng và sao Hỏa. Ảnh minh họa: Southwest Research Institute/Don Davis

Theo nghiên cứu mới, sự kiện này không chỉ để lại vô số hố va chạm trên Mặt Trăng mà còn có khả năng tác động đến khí hậu, địa chất và thậm chí là tiến trình tiến hóa sự sống trên Trái Đất.

Đây là kết luận đáng chú ý của nhóm nghiên cứu do Viện Nghiên cứu Tây Nam Mỹ (Southwest Research Institute - SwRI) dẫn đầu.

Công trình đã lần đầu tiên liên kết đợt bắn phá quy mô lớn trong Hệ Mặt Trời cách đây khoảng 800 triệu năm với sự tan rã của thiên thể mẹ Eulalia, một tiểu hành tinh khổng lồ nằm trong vành đai chính.

Theo nhóm nghiên cứu, khi thiên thể mẹ Eulalia bị phá hủy bởi một vụ va chạm cực mạnh, hàng tỷ mảnh đá với đủ kích cỡ đã được giải phóng vào không gian.

Một phần lớn trong số đó dần bị lực hấp dẫn của sao Mộc kéo lệch quỹ đạo trước khi lao vào khu vực các hành tinh đá ở phía trong Hệ Mặt Trời.

Sự kiện này có thể giải thích hiện tượng bí ẩn mà các nhà khoa học quan sát được từ lâu: số lượng các hố va chạm lớn trên Mặt Trăng tăng đột biến vào đúng giai đoạn khoảng 800 triệu năm trước.

Quan trọng hơn, nếu Trái Đất cũng hứng chịu lượng thiên thạch tương tự, hậu quả của sự kiện này có thể còn sâu rộng hơn nhiều so với những gì giới khoa học từng hình dung.

Tiến sĩ William Bottke, Giám đốc điều hành Bộ phận Khoa học và Thám hiểm Hệ Mặt Trời của SwRI, đồng thời là tác giả chính của nghiên cứu, cho biết vai trò của các vụ va chạm thiên thể đối với sự hình thành và tiến hóa sự sống trong Hệ Mặt Trời vẫn chưa được hiểu đầy đủ.

Ông cho rằng bề mặt đầy hố va chạm của Mặt Trăng chính là "hồ sơ lưu trữ" về những cú va chạm mà Trái Đất từng trải qua trong quá khứ.

Tuy nhiên, cho đến nay mới chỉ có sự kiện thiên thạch Chicxulub cách đây khoảng 66 triệu năm được chứng minh rõ ràng là nguyên nhân dẫn đến sự tuyệt chủng của loài khủng long không biết bay.

Vì sao Trái Đất không còn lưu giữ dấu vết cổ xưa?

Khác với Mặt Trăng, Trái Đất là một hành tinh luôn thay đổi. Các mảng kiến tạo liên tục dịch chuyển và tái chế lớp vỏ hành tinh. Núi lửa hình thành các lớp đá mới, trong khi gió, nước và băng không ngừng bào mòn địa hình cũ.

Chính vì vậy, các dấu tích va chạm có niên đại trên 650 triệu năm gần như rất khó được bảo tồn. Nhiều miệng hố cổ đại đã bị chôn vùi, biến dạng hoặc biến mất hoàn toàn theo thời gian.

Trong khi đó, Mặt Trăng gần như không có kiến tạo mảng, không có nước chảy và cũng không có bầu khí quyển dày để xóa mờ dấu vết. Vì vậy, mọi vết sẹo do thiên thạch tạo ra vẫn được lưu giữ gần như nguyên vẹn suốt hàng tỷ năm.

Theo Tiến sĩ Bottke, những vụ va chạm quy mô lớn trong vành đai tiểu hành tinh có thể tạo ra các đợt bắn phá đồng thời lên toàn bộ các hành tinh đá ở phía trong Hệ Mặt Trời.

Vì thế, những gì còn lưu giữ trên Mặt Trăng có thể giúp các nhà khoa học suy luận điều từng xảy ra với Trái Đất và sao Hỏa từ hàng trăm triệu năm trước.

Một trong những bằng chứng quan trọng đến từ các mẫu "thủy tinh va chạm" mà các phi hành gia Apollo mang về Trái Đất.

Loại thủy tinh này hình thành khi thiên thạch lao xuống với năng lượng cực lớn, làm nóng chảy đá gần như tức thời.

Sau đó vật chất nóng chảy nguội đi và đông cứng, ghi lại "dấu thời gian" giúp xác định thời điểm vụ va chạm xảy ra.

Các nghiên cứu trước đây cho thấy số lượng những vụ va chạm lớn trên Mặt Trăng tăng mạnh vào khoảng 800 triệu năm trước. Tuy nhiên, nguồn gốc của lượng thiên thể khổng lồ này vẫn là điều bí ẩn.

Để giải đáp câu hỏi đó, nhóm nghiên cứu đã xây dựng các mô hình mô phỏng động lực học và va chạm trong vành đai tiểu hành tinh.

Kết quả cho thấy toàn bộ hiện tượng này có thể bắt nguồn từ sự hình thành họ tiểu hành tinh Eulalia sau khi một thiên thể nguyên thủy giàu carbon va chạm với một vật thể khác.

Điểm đặc biệt của Eulalia là vị trí của nó nằm sát vùng cộng hưởng quỹ đạo J3:1 với sao Mộc.

Trong cấu hình này, tiểu hành tinh quay quanh Mặt Trời ba vòng thì sao Mộc hoàn thành một vòng quỹ đạo. Lực hấp dẫn lặp đi lặp lại từ hành tinh khí khổng lồ sẽ dần làm mất ổn định quỹ đạo của các mảnh vỡ.

Các nhà khoa học ví đây như một "đường thoát hấp dẫn". Khi các thiên thể lọt vào khu vực này, quỹ đạo của chúng sẽ bị thay đổi, đưa chúng cắt ngang đường đi của Trái Đất, sao Hỏa và nhiều hành tinh khác.

Trận mưa thiên thạch kéo dài tới 150 triệu năm

Điều đáng kinh ngạc là quá trình này không kết thúc nhanh chóng. Trong khoảng 100–150 triệu năm tiếp theo, thêm khoảng 25% số mảnh vỡ còn lại tiếp tục dịch chuyển dần vào vùng cộng hưởng J3:1.

Hiện tượng này được thúc đẩy bởi hiệu ứng Yarkovsky – một lực cực kỳ nhỏ sinh ra khi tiểu hành tinh hấp thụ ánh sáng Mặt Trời rồi phát lại năng lượng dưới dạng bức xạ hồng ngoại.

Mặc dù rất yếu, lực này vẫn đủ để làm thay đổi quỹ đạo của các thiên thể nhỏ trong khoảng thời gian hàng chục đến hàng trăm triệu năm, cuối cùng đưa chúng vào "cánh cổng hấp dẫn" của sao Mộc trước khi bị đẩy về phía trong Hệ Mặt Trời.

Theo mô hình của nhóm nghiên cứu, sự kiện Eulalia hoàn toàn có thể giải thích số lượng hố va chạm tăng bất thường trên Mặt Trăng cách đây khoảng 800 triệu năm.

Không chỉ vậy, Trái Đất và sao Hỏa nhiều khả năng cũng phải hứng chịu một đợt oanh kích kéo dài với cường độ rất lớn.

Các ước tính cho thấy cứ mỗi thiên thể lớn va vào Mặt Trăng thì Trái Đất có thể phải hứng chịu khoảng 20 thiên thể có kích thước tương đương hoặc lớn hơn.

Nguyên nhân là Trái Đất có kích thước lớn hơn nhiều và lực hấp dẫn mạnh hơn, khiến khả năng va chạm cao hơn đáng kể.

Thời điểm của đợt bắn phá này trùng hợp đáng chú ý với giai đoạn Trái Đất trải qua quá trình lạnh đi trên quy mô toàn cầu cùng những biến đổi lớn trong sinh quyển.

Dù sự trùng hợp về thời gian chưa đủ để khẳng định quan hệ nhân quả, các nhà khoa học cho rằng hàng loạt vụ va chạm liên tiếp có thể đã tác động đến khí quyển, đại dương, khí hậu và thậm chí ảnh hưởng đến tiến trình tiến hóa của sự sống.

Đối với sao Hỏa, những vụ va chạm lớn được cho là đã tạo ra các đợt chấn động địa chất cực mạnh, tương tự những trận động đất khổng lồ.

Đáng chú ý, thời điểm này cũng gần trùng với giai đoạn hoạt động núi lửa trên hành tinh đỏ gia tăng, mở ra khả năng các thiên thạch đã tác động tới cả phần sâu bên dưới bề mặt.

Nếu giả thuyết được xác nhận bằng các nghiên cứu tiếp theo, sự tan rã của thiên thể mẹ Eulalia sẽ không chỉ là một vụ va chạm thông thường mà còn là một trong những biến cố thiên văn quan trọng nhất trong lịch sử Hệ Mặt Trời.

(Theo SciTechDaily, Space)