Phát hiện dấu vết đại dương ngầm khổng lồ, sâu hơn 170km

Theo nghiên cứu vừa công bố trên tạp chí Icarus, các nhà khoa học đã phân tích cơ chế hình thành và tiến hóa của đại dương này, cho thấy nó từng đạt độ sâu hơn 170km. Nếu đúng như vậy, đại dương dưới lòng Ariel sẽ sâu gấp hàng chục lần Thái Bình Dương - đại dương sâu nhất trên Trái đất hiện nay.

Ariel có thể chứa một đại dương rất sâu

Bề mặt Ariel và những bí ẩn

Alex Patthoff, nhà khoa học cao cấp của Viện Khoa học Hành tinh (PSI), đồng tác giả của nghiên cứu cho biết: “Ariel thật sự là một vệ tinh rất đặc biệt trong số các mặt trăng băng giá”.

Ariel là vệ tinh sáng nhất và gần sao Thiên Vương thứ hai, có đường kính khoảng 1.160km. Ariel mang trên mình sự pha trộn độc đáo giữa các dấu vết cổ xưa và có bề mặt trẻ trung hơn.

Theo Caleb Strom, tác giả chính của nghiên cứu và là cựu nghiên cứu sinh Đại học Bắc Dakota, bề mặt Ariel thể hiện sự kết hợp giữa những vùng dày đặc hố va chạm cổ xưa và các đồng bằng nhẵn mịn, có thể hình thành nhờ hiện tượng núi lửa băng (tức là thay vì nhiệt nung đá chảy thành dung nham như ở Trái đất thì nhiệt trong lòng Ariel làm băng chảy và phu trào).

Không chỉ vậy, cảnh quan của Ariel còn chứa những vết nứt lớn, các dãy núi và hẻm sụt (graben) - những phần vỏ bị sụp xuống thấp hơn khu vực xung quanh - với quy mô lớn hơn gần như bất kỳ nơi nào khác trong hệ Mặt trời.

Chính địa hình phức tạp ấy đã thôi thúc các nhà khoa học nghiên cứu lịch sử nội tại và quỹ đạo của Ariel. Mục tiêu của họ là xác định làm thế nào cấu trúc bên trong và độ lệch tâm quỹ đạo (tức mức độ quỹ đạo lệch khỏi hình tròn hoàn hảo) có thể tạo nên các mẫu nứt vỡ mà ta quan sát được hiện nay. Cả hai yếu tố này đều ảnh hưởng trực tiếp đến lực căng bề mặt của vệ tinh, vốn bị kéo giãn liên tục bởi trọng lực của sao Thiên Vương.

Sức mạnh của thủy triều và những vết nứt trên mặt trăng băng giá

Patthoff giải thích: “Trước tiên, chúng tôi lập bản đồ các cấu trúc lớn có thể thấy trên bề mặt, sau đó sử dụng một chương trình mô phỏng máy tính để tính toán các lực thủy triều, tức là quá trình Ariel bị biến dạng từ hình cầu sang hình bầu dục nhẹ rồi trở lại khi di chuyển gần hoặc xa sao Thiên Vương trên quỹ đạo của nó”.

“Bằng cách kết hợp mô hình này với dữ liệu thực tế trên bề mặt, chúng tôi có thể suy ra độ lệch tâm quỹ đạo trong quá khứ và ước tính độ dày của đại dương ngầm mà Ariel từng sở hữu”.

Kết quả cho thấy độ lệch tâm quỹ đạo của Ariel từng đạt khoảng 0,04, tức là lớn hơn 40 lần so với hiện nay. Dù con số này thoạt nghe có vẻ nhỏ, nhưng chỉ cần một sự tăng nhẹ trong độ lệch tâm cũng đủ để làm gia tăng đáng kể lực thủy triều.

Ở mức đó, quỹ đạo của Ariel đã từng kéo dài gấp bốn lần so với của Europa, vệ tinh của sao Mộc vốn liên tục bị nứt vỡ bởi lực thủy triều khủng khiếp. Tuy nhiên, nhìn bằng mắt thường, quỹ đạo của Ariel quanh sao Thiên Vương vẫn sẽ trông gần như tròn trịa.

Patthoff phân tích thêm: "Để tạo ra những vết nứt như vậy, bạn phải có hoặc là lớp băng rất mỏng phủ trên một đại dương rất lớn, hoặc độ lệch tâm cao cùng một đại dương nhỏ hơn. Nhưng dù là kịch bản nào, chúng ta vẫn cần một đại dương ngầm để giải thích những vết nứt đang thấy trên bề mặt Ariel".

Các mặt trăng “chị em” bí ẩn của Ariel

Nghiên cứu này là bài thứ hai trong chuỗi công trình tìm hiểu cấu trúc ngầm của các vệ tinh sao Thiên Vương. Năm ngoái, nhóm nghiên cứu này đã công bố một bài viết về vệ tinh Miranda với kết quả tương tự.

Sao Thiên Vương có nhiều mặt trăng đầy bí ẩn

Đồng tác giả Tom Nordheim, thuộc Phòng Thí nghiệm Vật lý Ứng dụng Đại học Johns Hopkins, cho biết: “Chúng tôi đang dần tìm thấy bằng chứng rằng hệ sao Thiên Vương có thể chứa đựng những ‘thế giới đại dương song sinh’.Thật đáng tiếc là cho đến nay, chúng ta mới chỉ quan sát được bán cầu nam của Ariel và Miranda".

Tuy nhiên, Nordheim, đồng thời là chủ nhiệm dự án NASA Solar System Workings tài trợ cho hai nghiên cứu về Miranda và Ariel, cho biết thêm: "Kết quả của chúng tôi có thể giúp dự đoán những gì mà tàu vũ trụ trong tương lai có thể thấy ở bán cầu bắc chưa từng được chụp ảnh, chẳng hạn như vị trí của các vết nứt hay dãy núi ở đó. Cuối cùng, chúng ta cần phải quay trở lại hệ sao Thiên Vương để tận mắt kiểm chứng”.

Hiện nay, các nhà khoa học vẫn chưa thể xác định chính xác đại dương sâu dưới lớp băng của Ariel đã tồn tại cách đây bao lâu, có thể là hàng tỉ năm trong quá khứ. Nhưng nghiên cứu này cung cấp dữ liệu vô cùng quan trọng cho các công trình tương lai, giúp giới khoa học hiểu rõ hơn sự tiến hóa của các đại dương ngầm ở vùng ngoài hệ Mặt trời, nơi có những thế giới lạnh giá nhưng ẩn chứa khả năng hình thành và duy trì nước lỏng - một điều kiện thiết yếu cho sự sống.

Bùi Tú