Phát hiện yếu tố then chốt đối với địa chất kỳ lạ của Sao Diêm Vương

Các nhà khoa học đã tiết lộ những hiểu biết mới nhất của họ về Pluto trong cuộc họp chung của Ban Khoa học hành tinh thuộc Hiệp hội thiên văn Hoa Kỳ và Hội nghị khoa học hành tinh của châu Âu, cuộc họp được tổ chức tại Pasadena, California, Mỹ. Rất nhiều phát hiện đều xoay quanh Sputnik Planitia – vùng băng mở rộng ra tạo nên thùy trái của “trái tim” của Pluto.

Các nhà nghiên cứu đã biết rằng Sputnik Planitia (trước đây gọi là Sputnik Planum) được cấu tạo chủ yếu là ni-tơ đóng băng, trôi trên 1 dòng sông băng lớn. Tuy nhiên, kích thước khổng lồ của nó – rộng 1000 km và sâu ít nhất vài km – đã gây ra tác động đặc biệt đến hành tinh lùn này.

Tại cuộc họp, nhà khoa học James Tuttle Keane từ Đại học Arizona ở Tucson đã chỉ ra cách mà khu vực đặc biệt này có thể đã làm thay đổi độ nghiêng của Pluto như thế nào. Sputnik Planitia có thể là 1 miệng núi lửa được hình thành do va chạm của 1 thiên thạch khổng lồ, sau này đã được lấp đầy bởi băng đá. Khối lượng tuyệt đối của tất cả số băng đá làm cho hành tinh lùn này quay theo trục quay của nó, vì thế Sputnik Planitia đã chấm dứt sự ảnh hưởng từ mặt trăng lớn nhất của Pluto – Charon đối với Sao diêm vương. Ông cho rằng “Pluto tuân theo trái tim của nó”. (Các nhà khoa học khác, chẳng hạn như Douglas Hamilton từ trường Maryland ở College Park thì cho rằng Sputnik Planitia đã tích lũy băng mà không hề gây ra ảnh hưởng gì, và phần hõm xuống đó hình thành do trọng lượng tuyệt đối của lớp băng ép xuống bề mặt phía dưới.)

Hồ chứa khổng lồ Sputnik Planitia cũng góp phần vào bầu khí quyển phức tạp của Pluto. Các hóa chất dễ bay hơi, ví dụ như ni-tơ, mê-tan và CO có xuất phát điểm là dạng băng nằm trên bề mặt, thường nằm trong Sputnik, sau đó thăng hoa vào không khí khi nhiệt độ ấm lên. Khi bầu khí quyển lạnh đi, những chất khí dễ bay hơi này ngưng tụ và lại rơi xuống bề mặt, phủ 1 lớp sương giá mới lên hành tinh này. Do Pluto đang dần dịch chuyển về phía xa mặt trời nên nhiệt độ trên hành tinh lùn này cũng dần trở nên lạnh hơn.

Tàu New Horizons đã phân tích ánh sáng phát ra khỏi bầu khí quyển mỏng của Sao Diêm vương, và cho thấy sự phức tạp của sự tác động lẫn nhau giữa không khí và bề mặt. Leslie Young – nhà khoa học nghiên cứu về các hành tinh thuộc viện nghiên cứu Southwest Research Institute ở Boulder, Colorado – cho biết “khi hừng đông ở Sputnik Planitia, ánh nắng mặt trời sưởi ấm vùng đồng bằng băng giá này và làm ni-tơ bốc hơi lên phía trên. Mỗi ngày, pít-tông đẩy không khí lạnh xuống phía dưới cùng của bầu khí quyển và sau đó lớp khí lạnh này sẽ lại rơi xuống bề mặt bên dưới”

Dữ liệu nghiên cứu mới cũng cho thấy hoạt động sương giá theo mùa ở trên bề mặt của Sao diêm vương. Slivia Protopapa – một nhà khoa học nghiên cứu về các hành tinh tại Đại học Maryland đã thể hiện trên bản đồ cách phân bố mê-tan và ni-tơ trên bề mặt Diêm Vương Tinh khi nhìn qua 1 công cụ cảm ứng hồng ngoại trên tàu New Horizons. Các cục băng này thường cùng tồn tại trong 1 hỗn hợp trong đó có 1 chất chủ đạo hoặc các chất chiếm ưu thế khác.

Trong khu vực Sputnik Planitia, nhiệt độ và ánh sáng mặt trời kết hợp tạo ra 1 môi trường do ni-tơ là yếu tố chủ đạo. Xa hơn về phía bắc, ở vĩ độ khoảng trên 55 độ, ánh sáng mặt trời ổn định vào mùa hè dường như làm cho lớp ni-tơ bay đi hết, để lại vùng đồng bằng mê-tan băng đá ở cực bắc của Pluto. Protapapa cho biết họ đã liên tục quan sát khu vực phía bắc này trong hơn 20 năm qua.

Andrew Cheng - nhà nghiên cứu về khoa học hành tinh tại Phòng thí nghiệm Vật lý ứng dụng của Đại học Johns Hopkins ở Laurel, Maryland cho rằng: Sputnik Planitia đã ảnh hưởng tới bầu khí quyển của Diêm Vương Tinh ở mức độ cao nhất. Các khí dễ bay hơi của nó bay lên phía trên, và các phản ứng quang hóa tạo ra các hợp chất các-bon và ni-tơ mới. Lớp sương mù này đã mở rộng tới hơn 200km ở phía trên bề mặt của hành tinh. Mức độ này cao hơn nhiều so với dự đoán của các nhà khoa học, bởi vì nhiệt độ đó quá nóng để ngưng tụ các hạt phân tử 1 cách trực tiếp. Thay vào đó, mưa bụi từ không gian liên hành tinh có thể đóng vai trò hạt nhân, có thể tạo ra các hạt phân tử ở dạng sương mù xung quanh đó.

Các hạt sương này sau đó bắt đầu kết hợp với nhau thành cục, dần phát triển lớn hơn và tròn hơn, chúng trôi dạt ở dưới thấp trong bầu khí quyển. Cuối cùng, chúng ổn định lại trên bề mặt của Pluto, và lại phủ 1 lớp mới trên bề mặt Sao diêm vương cho đến khi nhiệt độ bắt đầu ấm lên và chúng lại được bay lên 1 lần nữa.

Tàu New Horizons đã bắt đầu gửi các dữ liệu nhỏ giọt về Trái Đất sau khi thiết lập nên kỷ lục về quãng đường bay, và dữ liệu quan sát cuối cùng mà nó gửi về trái đất là vào đêm 22-23/10. Đó sẽ là những hình ảnh về vùng không gian tối tăm bao la ở xung quanh Sao diêm vương.

Tàu vũ trụ New Horizons do Phòng thí nghiệm Vật lý ứng dụng của Đại học Johns Hopkins ở Laurel, Maryland thiết kế, xây dựng và vận hành. Đây là nhiệm vụ đầu tiên trong chương trình New Frontiers của NASA nhằm giúp tìm hiểu về các hành tinh nằm ở phần rìa của hệ mặt trời, và cuộc trinh sát đầu tiên là hành tinh lùn Pluto.

Anh Thư (Tổng hợp)