Sơ đồ này cho thấy đối tượng Vành đai Kuiper 2014 MU69, có biệt danh Ultima Thule, có thể đã hình thành như thế nào.
(Ảnh: © James Tript Keane / NASA / JHUAPL / SwRI)
Một cái nhìn cận cảnh về một hóa thạch cực xa đang giúp trả lời các câu hỏi về sự hình thành của các hành tinh trong toàn vũ trụ.
Tàu thăm dò Chân trời mới của NASA đã làm ầm ĩ vật thể hệ mặt trời bên ngoài vào sáng sớm năm mới, tạo ra những cú bay đầu tiên của một vật thể nguyên thủy như vậy. Bởi vì 2014 MU69 gần như không bị ảnh hưởng kể từ khi hệ mặt trời ra đời 4,5 tỷ năm trước, nó có thể tiết lộ chi tiết mới về thời đại đó. Đã có những bức ảnh khó hiểu đầu tiên đang giúp chứng minh các mô hình của hệ mặt trời đầu tiên.
Mục tiêu đầu tiên của New Horizons, Pluto, đóng vai trò là người gác cổng cho Vành đai Kuiper, dải đá băng giá bao quanh hệ mặt trời. MU69 nằm trong khu vực đông dân nhất của vành đai, trong số các vật thể cổ điển lạnh khác không bị xáo trộn kể từ khi sinh ra hàng tỷ năm trước. [Flyby of Ultima Thule của New Horizons: Bảo hiểm đầy đủ]
"Chúng tôi đã chọn một vật thể cổ điển lạnh cho một khu vực rất cụ thể, bởi vì đó là nơi mà bằng chứng đang hướng đến", Alan Stern, nhà điều tra chính của New Horizons và một nhà khoa học hành tinh tại Viện nghiên cứu Tây Nam (SwRI) ở Colorado, nói với Space.com. Stern nói rằng một nhiệm vụ như New Horizons là cách trực tiếp nhất để có được thông tin về bình minh của hệ mặt trời.
Chân trời mới giao. Những hình ảnh mới nhất được công bố hôm qua (2/1) cho thấy một vật thể có hình người tuyết với hai thùy, một kích thước gấp ba lần cái kia. Trong một cuộc họp báo, các nhà khoa học nhiệm vụ nói rằng cách duy nhất để một vật thể như vậy hình thành là đến với nhau với tốc độ rất chậm - dưới 1 dặm hoặc km mỗi giờ.
"Nếu bạn va chạm với một chiếc xe khác ở tốc độ đó, bạn thậm chí có thể không bận tâm điền vào các mẫu bảo hiểm", Jeff Moore, đồng điều tra viên của New Horizons từ Trung tâm nghiên cứu Ames của NASA ở California, nói với đám đông.
Những tốc độ hình thành chậm này giúp xác nhận một mô hình hình thành hệ mặt trời được đề xuất gần đây được gọi là bồi tụ sỏi. Theo mô hình đó, khí và bụi còn sót lại từ sự hình thành của mặt trời từ từ kết hợp với nhau như những vật thể nhỏ bé, được kéo bởi trọng lực.
"Thật vô cùng hài lòng khi thấy điều đó được xác nhận bởi dữ liệu", Stern nói với Space.com.
"Vật lý lớn"
Cố gắng hiểu làm thế nào các hành tinh hình thành là một thách thức. Chúng ta không thể tua lại quá trình trong hệ mặt trời của chính mình, vì vậy các nhà khoa học nhìn vào các tiểu hành tinh và các vật thể Vành đai Kuiper (KBO) bị bỏ lại sau khi các hành tinh hình thành. Những vật thể như thế này có lẽ bắt đầu như những mảnh khí và bụi được kéo lại bằng trọng lực, trong những khối nhỏ gọi là sỏi. Tuy nhiên, không giống như những viên sỏi trên đường lái xe của bạn, những viên sỏi của hệ mặt trời có thể lớn như những tảng đá khổng lồ; ý tưởng là chúng nhỏ hơn phôi hành tinh được gọi là hành tinh.
Nhìn vào các hệ hành tinh khác có thể giúp các nhà khoa học hiểu về thời kỳ này trong lịch sử hệ mặt trời, nhưng không nhiều. Đám mây khí và bụi sinh ra những thế giới mới cũng che giấu chúng, che giấu chúng trong một vỏ bọc vật chất.
Vì vậy, các nhà nghiên cứu chủ yếu dựa vào các mô hình, chương trình máy tính hoạt động để mô phỏng quá trình hình thành hành tinh. Bằng cách nhìn vào kết quả của các hệ hành tinh, các nhà nghiên cứu có thể có được ý tưởng về các giới hạn đằng sau sự hình thành của chúng.
Vào năm 2012, một cặp nhà nghiên cứu từ Thụy Điển đã đề xuất mô hình bồi tụ sỏi, trái ngược với các lý thuyết đương đại cho thấy khí và bụi tập hợp lại với nhau để tạo ra các vật thể có kích thước km. Mô hình không hoàn hảo, và năm 2015, nhà lý thuyết Harold Levison của SwRI đã đề xuất một số tinh chỉnh. Lý thuyết mô tả làm thế nào khi các vật thể phát triển từ những viên sỏi có kích thước centimet, các trường hấp dẫn của chúng sẽ đẩy và kéo nhau. Những người nũng nịu sẽ đánh bật một số phôi ra khỏi khí và bụi, tách chúng ra khỏi vật liệu cần thiết để phát triển lớn hơn, trong khi những cái còn lại trong đĩa được gặm nhấm trên đá cuội để phát triển thành các hành tinh.
Những hình ảnh gần đây nhất của MU69, mà đội có biệt danh Ultima Thule, dường như chứng minh lý thuyết bồi đắp đá cuội, Levison nói. Hai vật thể nhỏ trên KBO va chạm với tốc độ chậm cho thấy thời gian bồi tụ tương đối bình tĩnh, khi các mảnh vật liệu chồng chất lên nhau, thay vì sinh nhanh và nguy hiểm. Levison, người không phải là thành viên của nhóm New Horizons, là người điều tra chính cho một nhiệm vụ sắp tới với một trong những tiểu hành tinh xung quanh Sao Mộc.
"Tin tức lớn là câu chuyện bồi đắp," Cathy Olkin, phó nhà khoa học dự án của New Horizons tại SwRI, nói với Space.com. Bức tranh về cách các vật thể trong hệ mặt trời hình thành được hỗ trợ bởi thực tế là hai thùy riêng biệt của vật thể được nối với nhau bởi một cái cổ hẹp thay vì dày, khó sử dụng.
Việc bồi đắp đá cuội cũng có thể giúp giải thích tại sao MU69 không có vệ tinh rõ ràng, mặc dù thực tế là nhóm dự đoán sẽ tìm thấy những tảng đá hoặc mặt trăng lớn trên quỹ đạo trong những năm và tháng dẫn đến sự bay bổng.
"Thật đáng kinh ngạc khi chúng ta không nhìn thấy bất cứ điều gì trên quỹ đạo," Stern nói.
Theo Levison, nếu hình dạng hai mắt của MU69 được hình thành do sự bồi đắp đá cuội, quá trình này sẽ đẩy ra những thức ăn thừa nhỏ hơn không tích tụ vào KBO khá nhanh, không để lại vệ tinh cho New Horizons.
Tất nhiên, vẫn có khả năng những hình ảnh mới hơn, được phân giải tốt hơn sẽ được gửi đến Trái đất trong những ngày tới có thể tiết lộ những vệ tinh như vậy.
Tuy nhiên, những phát hiện ban đầu dường như biến MU69 thành một khẩu súng hút thuốc để bồi đắp đá cuội, cung cấp một trận đấu quan sát với những gì tuần trước chỉ là một lý thuyết. Phát hiện đó một mình có ý nghĩa khoa học quan trọng và phần còn lại của thông tin New Horizons sẽ tiết lộ trong hai năm tới chắc chắn sẽ làm sáng tỏ hơn nữa quá trình này.
"Đây là vật lý lớn, [như thể nó là] một máy dò hạt và chúng ta vừa tìm thấy Mô hình Chuẩn", Stern nói với nụ cười lớn, đề cập đến lý thuyết về các hạt cơ bản và cách chúng tương tác.
"Tôi nghĩ chúng ta nên được đề cử như một sứ mệnh cho giải thưởng Nobel", ông nói.
