Hạt nhân có thể làm lệch hướng thiên thạch đang lao tới Trái Đất?

Một nghiên cứu đột phá từ Đại học Oxford, phối hợp với startup công nghệ Outer Solar System Company, đang mở ra hướng đi mới trong việc bảo vệ Trái Đất khỏi nguy cơ va chạm thiên thạch.

Nghiên cứu tập trung vào việc đánh giá phản ứng của thiên thạch giàu sắt dưới các mức ứng suất khác nhau, với mục tiêu ứng dụng công nghệ hạt nhân để làm lệch hướng các thiên thể nguy hiểm.

Trưởng nhóm nghiên cứu tiết lộ: "Các phân tích đã đánh giá những biến đổi trong cấu trúc bên trong của thiên thạch dưới tác động của bức xạ. Kết quả quan sát ở cấp độ vi mô cho thấy độ bền vật liệu có thể tăng tới 2,5 lần, phù hợp với dữ liệu thực nghiệm trước đó".

Nghiên cứu này được thực hiện trong bối cảnh sứ mệnh DART của NASA năm 2022 đã chứng minh tiềm năng của phương pháp va chạm động năng để làm lệch tiểu hành tinh.

Tuy nhiên, phương pháp này vẫn tiềm ẩn nhiều rủi ro, bao gồm khả năng làm chậm thời điểm tiếp cận thay vì thay đổi quỹ đạo an toàn, hoặc thậm chí làm vỡ tiểu hành tinh thành nhiều mảnh khó kiểm soát.

Để đưa ra quyết định tối ưu giữa va chạm động năng và giải pháp hạt nhân chưa từng được thử nghiệm, các chuyên gia phòng thủ hành tinh cần hiểu rõ đặc tính cơ học của từng loại vật liệu cấu thành tiểu hành tinh.

Những hiểu biết này là chìa khóa để xác định cách truyền năng lượng hiệu quả, nhằm thay đổi quỹ đạo và giảm nguy cơ va chạm.

Tuy nhiên, dữ liệu về vấn đề này còn hạn chế, đặc biệt là thông tin phản ánh phản ứng của vật liệu trong điều kiện thời gian thực. Các mô hình nghiên cứu khác nhau có thể đưa ra ước tính chênh lệch tới 7 lần về giới hạn lực khiến vật liệu biến dạng, tùy thuộc vào cấp độ đánh giá (vi mô hay vĩ mô).

Để khắc phục hạn chế này, nhóm nghiên cứu đã sử dụng máy gia tốc hạt Super Proton Synchrotron tại cơ sở High Radiation to Materials (HiRadMat) của CERN. Họ chiếu xạ mẫu thiên thạch sắt Campo del Cielo bằng các xung chùm proton năng lượng cao với cường độ khác nhau trong thời gian cực ngắn, tránh làm hỏng mẫu vật.

Dữ liệu từ các cảm biến nhiệt và kỹ thuật đo rung động bề mặt bằng laser Doppler cho thấy một hiện tượng bất ngờ: mẫu thiên thạch ban đầu bị mềm và biến dạng, nhưng sau đó lại gia tăng độ bền.

Đồng thời, mẫu vật còn thể hiện hiện tượng giảm chấn phụ thuộc tốc độ biến dạng, nghĩa là khi chịu tác động càng mạnh, vật liệu càng có khả năng phân tán và hấp thụ năng lượng hiệu quả hơn.

Phương pháp nghiên cứu này cung cấp nguồn dữ liệu quan trọng, giúp lý giải sự khác biệt giữa kết quả đo giới hạn chảy trong phòng thí nghiệm và bằng chứng về hiện tượng thiên thạch vỡ vụn khi xâm nhập khí quyển Trái Đất.

Các nhà khoa học cho rằng sự khác biệt này nhiều khả năng bắt nguồn từ quá trình tái phân bố ứng suất bên trong cấu trúc vật liệu.

Nghiên cứu cũng chỉ ra rằng các đặc tính cơ học của thiên thạch có thể biến đổi theo thời gian thực, thay vì là những thông số cố định như giả định trong nhiều mô hình làm lệch hướng tiểu hành tinh hiện nay.

Trong giai đoạn tiếp theo, các nhà khoa học dự kiến mở rộng khảo sát sang những thiên thạch có thành phần vật chất đa dạng hơn nhằm hoàn thiện dữ liệu phục vụ phòng thủ hành tinh.