Tìm thấy tàn tích hành tinh cổ đại va vào Trái đất giúp tạo nên Mặt trăng

Lý thuyết này, được gọi là giả thuyết về vụ va chạm khổng lồ, giải thích nhiều đặc điểm cơ bản của Mặt trăng và Trái đất.

Nhưng một bí ẩn rõ ràng ở trung tâm của giả thuyết này vẫn tồn tại: Chuyện gì đã từng xảy ra với Theia – hành tinh từng va chạm với Trái đất để tạo ra Mặt trăng?

Bằng chứng trực tiếp về sự tồn tại của nó vẫn còn khó nắm bắt. Không có mảnh vỡ còn sót lại nào của hành tinh này được tìm thấy trong hệ Mặt trời. Và nhiều nhà khoa học cho rằng bất kỳ mảnh vụn nào Theia để lại trên Trái đất đều đã bị hòa trộn trong vạc lửa dung nham bên trong lòng hành tinh của chúng ta.

Tuy nhiên, một giả thuyết mới cho rằng tàn tích của hành tinh cổ đại vẫn còn nguyên vẹn một phần, bị chôn vùi dưới chân chúng ta.

Theo một nghiên cứu được công bố hôm 1-11 trên tạp chí Nature, các phiến Theia nóng chảy có thể đã tự nhúng vào trong lớp phủ Trái đất sau khi va chạm trước khi đông cứng lại, để lại một phần vật chất của hành tinh cổ đại nằm bên trên lõi Trái đất ở độ sâu khoảng 1.800 dặm (khoảng 2.900 km) dưới bề mặt Trái đất.

Một ý tưởng mới táo bạo

Nếu lý thuyết này đúng, nó không chỉ cung cấp thêm chi tiết để điền vào giả thuyết về vụ va chạm khổng lồ mà còn trả lời một câu hỏi còn dang dở cho các nhà địa vật lý.

Họ đã biết rằng có hai đốm màu khổng lồ, riêng biệt nằm sâu trong Trái đất được phát hiện lần đầu tiên vào những năm 1980. Một cái nằm bên dưới Châu Phi và cái khác nằm dưới Thái Bình Dương.

Những đốm màu này rộng hàng nghìn km và có khả năng chứa nhiều sắt hơn so với lớp phủ xung quanh, khiến chúng nổi bật khi đo bằng sóng địa chấn. Nhưng nguồn gốc của các đốm màu (mỗi đốm màu đều lớn hơn mặt trăng) vẫn là một bí ẩn đối với các nhà khoa học.

Theia từng được cho là đã va chạm với Trái đất từ đó hình thành nên mặt trăng

Nhưng đối với Tiến sĩ Qian Yuan, một nhà địa vật lý và nghiên cứu sinh sau tiến sĩ tại Viện Công nghệ California và là tác giả chính của nghiên cứu mới đã có những phác thảo về giả thuyết tác động.

Đó là lúc ông biết được những chi tiết mới về Theia, “viên đạn” bí ẩn được cho là đã tấn công Trái đất hàng tỷ năm trước.

Và, là một nhà địa vật lý được đào tạo bài bản, ông biết về những đốm màu bí ẩn ẩn giấu trong lớp vỏ Trái đất.

Yuan đã có một khoảnh khắc eureka – ông nói.

Ngay lập tức, ông bắt đầu nghiên cứu các nghiên cứu khoa học, tìm kiếm xem liệu có ai khác đề xuất rằng các đốm màu này có thể là những mảnh vỡ của Theia hay không. Nhưng không ai có.

Yuan cho biết, ban đầu ông chỉ nói với cố vấn của mình về lý thuyết của mình và cũng không chia sẻ với ai vì sợ người khác nghĩ rằng tôi quá điên rồ.

Nghiên cứu liên ngành

Yuan lần đầu tiên đề xuất ý tưởng của mình trong một bài báo mà ông nộp vào năm 2021. Nó đã bị từ chối ba lần. Những người đánh giá ngang hàng cho biết họ thiếu mô hình đầy đủ về tác động lớn.

Sau đó, ông tình cờ gặp các nhà khoa học thực hiện đúng loại nghiên cứu mà Yuan cần.

Công trình của họ, vốn ấn định một kích thước nhất định cho Theia và tốc độ va chạm trong mô hình, cho thấy rằng vụ va chạm của hành tinh cổ đại có thể không làm tan chảy hoàn toàn lớp phủ Trái đất, cho phép tàn dư của Theia nguội đi và tạo thành các cấu trúc rắn thay vì hòa trộn với nhau ở bên trong Trái đất.

Tiến sĩ Steve Desch, đồng tác giả nghiên cứu và giáo sư vật lý thiên văn tại Trường thám hiểm Trái đất và không gian của bang Arizona cho biết: “Lớp vỏ Trái đất là đá, nhưng nó không giống như đá rắn. Dung nham (magma) áp suất cao này khá nhớt và có độ nhớt như... bơ đậu phộng, và về cơ bản nó nằm trên một cái bếp rất nóng”.

Các nhà khoa học tin rằng các tàn tích của hành tinh va chạm với Trái đất hiện đang hiện diện trong lòng Trái đất chúng ta

Desch cho biết, trong môi trường đó, nếu vật liệu tạo nên các đốm màu quá dày đặc, nó sẽ không thể xếp chồng lên nhau thành những hình dạng lởm chởm khi xuất hiện. Và nếu mật độ của nó đủ thấp, nó sẽ hòa trộn với lớp phủ đang khuấy động.

Câu hỏi đặt ra là: Mật độ vật chất mà Theia để lại sẽ là bao nhiêu? Và liệu nó có phù hợp với mật độ của các đốm màu hay không?

Theo Yuan, các nhà nghiên cứu đã tìm kiếm mô hình có độ phân giải cao hơn với độ phân giải cao hơn từ 100 đến 1.000 lần so với những nỗ lực trước đây của họ. Tuy nhiên, các tính toán vẫn còn bỏ ngõ: Nếu Theia có kích thước và tính nhất quán nhất định và đâm vào Trái đất ở một tốc độ cụ thể, thì các mô hình cho thấy trên thực tế, nó có thể để lại những khối ruột khổng lồ bên trong lớp phủ Trái đất và cũng tạo ra các mảnh vỡ; và nó sẽ tiếp tục tạo ra mặt trăng của chúng ta.

“Điều đó rất, rất, rất thú vị. Việc lấy mẫu chưa từng được thực hiện trước đây” – Yuan nói.

Xây dựng lý thuyết

Nghiên cứu mà Yuan công bố trong tuần này bao gồm các đồng tác giả từ nhiều lĩnh vực khác nhau trên nhiều tổ chức, bao gồm bang Arizona, Caltech, đài quan sát thiên văn Thượng Hải và Trung tâm nghiên cứu Ames của NASA.

Khi được hỏi liệu ông có mong đợi gặp phải sự phản đối hay tranh cãi về một khái niệm mới lạ như vậy – rằng những phiến vật chất từ một hành tinh ngoài Trái đất cổ đại đang ẩn sâu bên trong Trái đất hay không – Yuan trả lời: “Tôi cũng muốn nhấn mạnh đây là một ý tưởng; đây là một giả thuyết”.

Ông nói thêm: “Không có cách nào để chứng minh điều này phải đúng như vậy. Tôi hoan nghênh những người khác thực hiện việc nghiên cứu”.

Cũng theo quan điểm của Desch, “nghiên cứu này rất hấp dẫn. Nó tạo nên một trường hợp rất mạnh mẽ. Nó thậm chí còn có vẻ hiển nhiên khi được nhận thức quá muộn”.

Tiến sĩ Seth Jacobson, trợ lý giáo sư khoa học hành tinh tại Đại học bang Michigan, thừa nhận rằng lý thuyết này có thể không dễ được chấp nhận rộng rãi.

Jacobson, người không tham gia vào nghiên cứu, cho biết: “Những đốm màu này - bản thân chúng là một lĩnh vực nghiên cứu rất tích cực”. Và các công cụ được sử dụng để nghiên cứu không ngừng phát triển.

Ông nói thêm rằng, ý tưởng Theia tạo ra các đốm màu chắc chắn là một giả thuyết thú vị và bắt mắt, nhưng nó không phải là giả thuyết duy nhất hiện có.

Anh Duy (Theo CNN)