Phát hiện 7 sao chổi tối có thể viết lại lịch sử Trái đất, sự sống và loài người

Các nhà khoa học đang xác định liệu các thiên thể này có giúp vận chuyển các thành phần quan trọng như nước đến Trái đất vào giai đoạn đầu của lịch sử hành tinh hay không.

Phát hiện này đã nhân đôi số lượng loại thiên thể bí ẩn này mà chúng ta đã thống kê trong Hệ mặt trời. Chúng trông giống như các tiểu hành tinh nhưng lại lướt qua không gian như sao chổi. Do không có "đuôi" như sao chổi bình thường mà ta hay quan sát được nên chúng đã gọi là “sao chổi tối”.

Nghiên cứu trước đây đã chỉ ra rằng có tới 60% các vật thể gần Trái đất có thể là sao chổi tối

Nghiên cứu mới được công bố vào ngày 9.12 trên tạp chí Proceedings of the National Academy of Sciences. Trong đó, các nhà khoa học chỉ ra rằng có hai quần thể riêng biệt trong những thiên thể này.

Tác giả chính của nghiên cứu Darryl Seligman, đồng thời là nghiên cứu sinh sau tiến sĩ về vật lý và thiên văn học tại Đại học bang Michigan, cho biết: "Một trong những lý do quan trọng nhất khiến chúng ta nghiên cứu các thiên thể nhỏ, như tiểu hành tinh và sao chổi, là vì chúng cho ta biết về cách vật chất được vận chuyển xung quanh Hệ mặt trời".

"Sao chổi tối là một lớp mới các vật thể gần Trái đất có thể chứa nước, vì vậy chúng là nguồn tiềm năng mới đã vận chuyển các vật liệu cần thiết ươm mầm cho sự sống đến Trái đất. Càng tìm hiểu nhiều về chúng, ta càng hiểu rõ hơn về vai trò của chúng trong nguồn gốc hành tinh của mình”.

Tiết lộ của một vị khách lang thăng giữa các vì sao

Các nhà thiên văn học nghiên cứu thứ mà họ tin là một tiểu hành tinh có tên 2003 RM từ hai chục năm trước. Họ đã nhận thấy vật thể này đã dịch chuyển nhẹ so với quỹ đạo dự đoán của nó.

Không thể giải thích chuyển động này bằng các gia tốc đặc trưng của các tiểu hành tinh, chẳng hạn như hiệu ứng Yarkovsky. Trong hiệu ứng Yarkovsky, các thiên thạch hấp thụ nhiệt từ mặt trời rồi phát ra dưới dạng bức xạ hồng ngoại, có thể tạo ra một lực đẩy nhỏ cho tiểu hành tinh.

Thay vào đó, 2003 RM di chuyển giống như một sao chổi hơn. Mặt trời khiến vật chất như băng bên trong sao chổi chuyển trực tiếp thành khí thông qua một quá trình gọi là thăng hoa. Sự bốc hơi đó cung cấp lực đẩy cho sao chổi. Lực đẩy này được thể hiện rõ qua đuôi sao chổi vốn được hình thành từ vật liệu bốc hơi.

Nhưng đồng tác giả nghiên cứu Davide Farnocchia, một kỹ sư điều hướng tại Phòng thí nghiệm Động cơ Phản lực của NASA ở Pasadena, California, cho biết: “Dù có cố gắng thế nào, chúng tôi cũng không thể tìm thấy bất kỳ dấu hiệu nào của đuôi sao chổi. 2003 RM trông giống như bất kỳ tiểu hành tinh nào khác — chỉ là một điểm sáng. Vì vậy, trong một thời gian ngắn, đã nảy sinh một thứ thiên thể kỳ lạ mà chúng ta không thể hiểu hết được, Đây là một câu đố thách thức cách chúng ta luôn phân loại các vật thể là tiểu hành tinh hoặc sao chổi".

Sau đó, các nhà thiên văn học phát hiện ra ‘Oumuamua vào năm 2017. Đây là vật thể đầu tiên được quan sát thấy trong Hệ mặt trời của chúng ta có nguồn gốc từ môi trường liên sao bên ngoài.

Các nhà khoa học đã quan sát thoáng qua 'Oumuamua bằng kính viễn vọng trước khi vị khách từ môi trường liên sao hoàn thành chuyến bay nhanh qua Hệ mặt trời của chúng ta. Điều này làm dấy lên vô số giả thuyết về bản chất thực sự của nó, thậm chí có ý kiến cho rằng nó có thể là một tàu thăm dò của người ngoài hành tinh.

Quan sát bằng kính viễn vọng cho thấy 'Oumuamua xuất hiện giống như một điểm sáng duy nhất, tương tự như một tiểu hành tinh. Thế nhưng, quỹ đạo của nó thay đổi như thể nó đang phát tán vật chất, giống như một sao chổi. Việc sở hữu cả 2 đặc điểm khiến việc xác định xem nó có phải là một trong hai vật thể này hay không trở nên khó khăn.

Farnocchia cho biết: “‘Oumuamua gây ngạc nhiên theo nhiều cách. Thực tế đó là vật thể đầu tiên chúng tôi phát hiện từ không gian giữa các vì sao có hoạt động tương tự như 2003 RM khiến việc quay trở lại tìm bản chất của 2003 RM bỗng trở nên hấp dẫn hơn”.

Farnocchia và Seligman đều công bố nghiên cứu vào năm 2023 mô tả tổng cộng 7 vật thể được phát hiện trong Hệ mặt trời của chúng ta với các đặc điểm bất thường giống với ‘Oumuamua. Chúng đã làm mờ ranh giới giữa tiểu hành tinh và sao chổi. Các nhà khoa học gọi lớp vật thể mới này là “sao chổi tối”.

Giờ đây, với việc phát hiện ra thêm 7 sao chổi tối nâng tổng số ghi nhận được lên thành 15, các nhà nghiên cứu đã có thể phân biệt được sự khác biệt giữa các quần thể của chúng.

Seligman cho biết “Chúng tôi có đủ số lượng sao chổi tối để có thể bắt đầu tự hỏi liệu có bất kỳ điều gì có thể phân biệt chúng hay không. Bằng cách phân tích khả năng phản xạ và quỹ đạo, chúng tôi phát hiện ra rằng Hệ mặt trời của chúng ta chứa hai loại sao chổi tối khác nhau”.

Sao chổi tối bên trong có thể được tìm thấy phần trong hệ mặt trời (bao gồm các hành tinh Trái đất, sao Kim, sao Hỏa và sao Thủy) và di chuyển theo quỹ đạo gần tròn xung quanh mặt trời. Các thiên thể này rất nhỏ, có đường kính vài chục mét và có thể bắt nguồn từ vành đai tiểu hành tinh chính, nằm giữa quỹ đạo của sao Hỏa và sao Mộc.

Trong khi đó, sao chổi tối bên ngoài, có thể đến từ các vùng bên ngoài của hệ mặt trời từ sao Mộc trở ra. Chúng có quỹ đạo dẹt hình bầu dục và đường kính từ vài trăm mét trở lên.

Điều tra nguồn gốc của nước

Bây giờ các nhà thiên văn học đã tìm thấy quần thể sao chổi tối, họ muốn tìm hiểu xem các vật thể này có chứa băng hay không, nguyên nhân đằng sau sự gia tốc của chúng và chúng đến từ đâu.

Việc hiểu rõ hơn về sao chổi tối có thể làm sáng tỏ liệu những vật thể này có đóng góp vào quá trình tiến hóa ban đầu của Trái đất hay không thông qua các vụ va chạm khi hành tinh của chúng ta đang đang hình thành.

Seligman cho biết: “Nhiều người có thể thường không nghĩ rằng Hệ mặt trời vốn là một nơi hỗn loạn. Chúng ta không biết mọi thứ đến từ đâu. Thế nhưng với 14 sao chổi tối mà chúng ta biết đang quay quanh Hệ mặt trời, có nhiều cơ hội để chúng ta thu thập thêm dữ liệu trong vài năm tới và hy vọng khám phá ra câu trả lời về sự hình thành hành tinh của chúng ta”.

Do không có "đuôi" như sao chổi bình thường mà ta hay quan sát được nên chúng đã gọi là “sao chổi tối”

Đồng tác giả của nghiên cứu mới Aster Taylor là nghiên cứu sinh tiến sĩ về thiên văn học tại Đại học Michigan. Taylor cũng tác giả chính của một nghiên cứu được công bố trực tuyến trên tạp chí Icarus vào tháng 7 về sao chổi tối, cho biết: “Trong khi các tiểu hành tinh không có băng vì chúng quay gần mặt trời hơn, sao chổi là những vật thể chứa băng giống như những khối băng bẩn có quỹ đạo xa hơn”.

Nhưng các sao chổi tối là vật thể gần Trái đất cũng có thể được tìm thấy trong vành đai tiểu hành tinh chính (giữa quỹ đạo của sao Hỏa và sao Mộc) và cũng có thể chứa băng. Và nếu băng phổ biến trên các vật thể nhỏ như sao chổi tối trong môi trường gần Trái đất, chúng có thể là thứ đã đưa nước từ vũ trụ đến hành tinh của chúng ta. Nói cách khác, nước tạo ra biển cả, sông ngòi hay trong chính cơ thể bạn đều có nguồn gốc từ vũ trụ do sao chổi tối đưa tới.

Taylor cho biết các nhà thiên văn học cũng đang cố gắng xác định lý do tại sao sao chổi tối lại nhỏ như vậy và quay nhanh như vậy. Taylor phát biểu: "Hoàn toàn có khả năng hoạt động trên các vật thể vành đai chính (giữa sao Mộc và sao Hỏa) chịu một số tác động vật lý, như sự phá hủy của vật thể dẫn tới kích thước nhỏ và tốc độ quay nhanh của các sao chổi tối bên trong. Tuy nhiên, tất cả đều chỉ là giả thuyết và mặc dù chúng phù hợp với tất cả dữ liệu của chúng tôi, vẫn cần phải có thêm nhiều công trình nữa để công nhận hoặc bác bỏ những ý tưởng này".

May mắn thay, tàu vũ trụ Hayabusa2 của Cơ quan Thám hiểm Hàng không Vũ trụ Nhật Bản dự kiến sẽ tiếp cận một trong những sao chổi tối, 1998 KY26, vào năm 2031. Khi đó, tàu Hayabusa2 có thể tiết lộ thêm nhiều đặc điểm độc đáo của những vật thể trên trời không quá hiếm này.

Anh Tú