Hãy tưởng tượng một thời gian trong Hệ mặt trời trong quá khứ, nơi các tiểu hành tinh không phải là đá rắn, mà là những đốm sắt nóng chảy. Nghe có vẻ lạ, nhưng đó có thể là trường hợp. Và trong điều kiện thích hợp, một số tiểu hành tinh đó sẽ mọc lên những ngọn núi lửa. Một trong những tiểu hành tinh đó, Psyche, là điểm đến cho một nhiệm vụ của NASA.
Đó là kết luận mà các nhà khoa học tại Đại học Santa Cruz đã đưa ra trong một nghiên cứu mới sẽ sớm được công bố trên Thư nghiên cứu Địa vật lý.
Các nhà khoa học là Francis Nimmo, Giáo sư Khoa học Trái đất và Hành tinh tại Đại học California, Santa Cruz (UCSC), và nghiên cứu sinh Jacob Abrahams. Họ bắt tay vào nghiên cứu này vì NASA có kế hoạch gửi tàu vũ trụ đến tiểu hành tinh Psyche. Psyche là một tiểu hành tinh độc đáo; nó không chỉ là tiểu hành tinh lớn nhất trong Hệ Mặt trời của chúng ta, mà dường như nó còn là lõi sắt và niken lộ ra của một hành tinh sơ khai.
Trong sự hỗn loạn của Hệ mặt trời ban đầu, những khối đá va chạm và đôi khi kết hợp lại. Theo thời gian, chúng hình thành các khối lớn hơn và lớn hơn cuối cùng hình thành các hành tinh đá. Trong các hành tinh được hình thành đầy đủ như Trái đất, lõi sắt và niken được chôn dưới lớp vỏ silicat. Nó giống nhau trên tất cả các hành tinh và mặt trăng trên mặt đất, và trên hầu hết các tiểu hành tinh.
Nhưng một số hành tinh sẽ phải chịu những va chạm thảm khốc, và các lớp bên ngoài của chúng sẽ bị tước đi, để lại phần lõi giàu sắt nóng chảy. Lõi đó sẽ được làm mát trong nhiệt độ lạnh lẽo trong không gian, với bề mặt có khả năng đông cứng trước. Đây là những gì họ nghĩ đã xảy ra với Psyche.
Một ngày nọ, anh quay sang tôi và nói, "Tôi nghĩ những thứ này sẽ nổ ra."
Giáo sư Francis Nimmo, UCSC Trái đất và Khoa học hành tinh.
Trước nhiệm vụ của NASA về Psyche, Nimmo bắt đầu quan tâm đến các tiểu hành tinh kim loại. Ông quan tâm đến thành phần của chúng, và trong những manh mối về thành phần đó có thể được cung cấp bởi các thiên thạch ở đây trên Trái đất. Ông đã có một sinh viên tốt nghiệp Jacob Abrahams điều hành một số mô hình về cách các tiểu hành tinh hình thành và làm mát.
Hóa ra, ít nhất một số trong số các tiểu hành tinh này đã trải qua các vụ phun trào núi lửa của sắt nóng chảy.
Một ngày nọ, ông quay sang tôi và nói, "Tôi nghĩ những điều này sẽ nổ ra", Nimmo nói trong một thông cáo báo chí. Trước đây tôi không bao giờ nghĩ về điều đó, nhưng điều đó có ý nghĩa bởi vì bạn có một chất lỏng nổi bên dưới lớp vỏ dày đặc, vì vậy chất lỏng muốn lên đến đỉnh.
Những ngọn núi lửa này sẽ không phun trào trên tất cả các tiểu hành tinh lõi tiếp xúc này. Chúng sẽ phải đủ lớn để bề mặt được làm mát và đông cứng nhanh chóng, trong khi lõi vẫn nóng chảy. Nhưng không phải tất cả họ sẽ cư xử theo cách đó.
Trong một số trường hợp, nó sẽ kết tinh từ trung tâm ra ngoài và sẽ không có núi lửa, nhưng một số sẽ kết tinh từ trên xuống, do đó, bạn sẽ có được một tấm kim loại rắn trên bề mặt với kim loại lỏng bên dưới, Nimmo nói.
Trong các tiểu hành tinh kim loại này, lớp vỏ rắn chắc sẽ nén phần nổi, lõi nóng chảy. Điều đó sẽ giữ cho sắt nóng chảy bị khóa vào lõi. Nhưng theo thời gian, sẽ có những thay đổi trong lớp vỏ.
Lớp vỏ sẽ nguội đi, và quá trình nén và làm mát sẽ hình thành các vết nứt ứng suất và đứt gãy trong lớp vỏ. Lõi nóng chảy là nổi hơn, và sẽ chịu áp lực. Khi các vết nứt và đứt gãy hình thành, sắt nóng chảy sẽ thoát ra ngoài, tạo ra các núi lửa ferro.
Không có gì giống như dòng dung nham dày, nhớt mà bạn nhìn thấy trên Hawaii.
Giáo sư Francis Nimmo, UCSC Trái đất và Khoa học hành tinh.
Chúng tôi không biết chính xác những ngọn núi lửa này sẽ như thế nào. Nhưng theo hai nhà nghiên cứu, có ít nhất một vài khả năng. phần lớn phụ thuộc vào thành phần của đá nóng chảy.
Nếu nó có phần lớn là sắt nguyên chất, thì bạn sẽ có những đợt phun trào bề mặt có độ nhớt thấp lan ra trong các tấm mỏng, vì vậy không có gì giống như dòng dung nham dày, nhớt mà bạn nhìn thấy trên Hawaii, ông Abraham nói. Ở một thái cực khác, nếu có các nguyên tố ánh sáng trộn lẫn và các khí mở rộng nhanh chóng, bạn có thể có núi lửa nổ có thể để lại các hố trên bề mặt.
Nó không chắc rằng nhiệm vụ NASA Psyche của NASA sẽ có thể nhìn thấy bất kỳ bằng chứng rõ ràng nào về núi lửa này. Tất cả đã xảy ra hàng tỷ năm trước, và va chạm và hao mòn sẽ hình thành bề mặt của các tiểu hành tinh như Psyche kể từ đó. Giáo sư Hồi giáo không rõ họ trông như thế nào bây giờ, Giáo sư Abraham nói.
Nhưng vẫn có thể có một số dấu hiệu của những ngọn núi lửa này. Có thể có sự thay đổi màu sắc của vật liệu trên bề mặt. Thậm chí có thể có một số lỗ thông hơi núi lửa. Nhưng don hy vọng bất kỳ nón dung nham.
Nhiệm vụ của Psyche là nghiêm túc về việc tìm kiếm bằng chứng về hoạt động của núi lửa; nó có các mục tiêu khoa học khác. Trên thực tế, theo Nimmo, nơi tốt nhất để tìm bằng chứng về hoạt động núi lửa trên các tiểu hành tinh như Psyche có thể là trong các tiểu hành tinh kim loại ở đây trên Trái đất.
Có rất nhiều thiên thạch kim loại này, và bây giờ chúng ta biết những gì chúng ta đang tìm kiếm, chúng ta có thể tìm thấy bằng chứng về núi lửa trong đó, theo ông Nimmo. Nếu vật liệu bị phun trào lên bề mặt, nó sẽ nguội rất nhanh, điều này sẽ được phản ánh trong thành phần của thiên thạch. Và nó có thể có lỗ hổng trong nó bằng cách thoát khí.
Cặp nhà khoa học đã trình bày những kết quả này tại một Hội nghị Khoa học về Mặt trăng và Hành tinh gần đây và thấy rằng một nhóm nghiên cứu khác đã đưa ra kết luận tương tự. Một bản tóm tắt về kết quả của đội ngũ đó là ở đây.
Đây là những kết quả thú vị, một phần là do bức tranh họ vẽ. Một hành tinh, hay hành tinh nguyên sinh, đi qua Hệ Mặt trời cổ đại, trải qua một vụ va chạm thảm khốc. Bề mặt bị tước đi, chỉ để lại một lõi nóng chảy. Bề mặt nguội đi, nhốt lõi nóng chảy bên dưới, chỉ để thoát ra trong núi lửa ferro khi nhấn mạnh lực nứt trên bề mặt.
Sau đó, nó không phải là một ý tưởng gây sốc, nhưng chúng tôi không bao giờ nghĩ về núi lửa sắt trước đây, vì vậy, nó có một điều gì đó mới mẻ và thú vị để điều tra, theo ông Abraham Abrahams.
Nhiệm vụ Psyche của NASA dự kiến sẽ khởi động vào năm 2022. Năm 2026, nó sẽ đến Psyche, sau đó dành 21 tháng để quay quanh tiểu hành tinh, lập bản đồ các đặc điểm bề mặt của nó và nghiên cứu các tính chất khác của nó. Tàu vũ trụ sẽ bao gồm một số dụng cụ:
- Hình ảnh đa năng
- Máy quang phổ Gamma Ray và neutron
- Từ kế
- Điều tra khoa học trọng lực X-Band
Nhiệm vụ Psyche cũng sẽ thử nghiệm một hệ thống liên lạc laser mới có tên Deep Space Quang Communication (DSOC.)
Nguồn:
- Thông cáo báo chí: Núi lửa sắt có thể đã phun trào trên các tiểu hành tinh kim loại
- Tài liệu nghiên cứu: Ferrovolcanism: Iron Volcanism trên kim loại tiểu hành tinh
- Tổng quan về sứ mệnh tâm lý của NASA
