Hành trình Khoa học, Không gian và Thời gian!
Một nghiên cứu mới cho thấy Sao Diêm Vương và các vật thể vành đai Kuiper lớn khác bắt đầu với các đại dương lỏng đang dần đóng băng theo thời gian.
Sự bồi tụ vật chất mới trong quá trình hình thành Sao Diêm Vương có thể đã tạo ra đủ nhiệt để tạo ra một đại dương lỏng tồn tại dưới lớp vỏ băng giá cho đến ngày nay, bất chấp quỹ đạo của hành tinh lùn cách xa mặt trời ở ngoài mặt trời lạnh lẽo của hệ mặt trời.
Kịch bản “khởi đầu nóng” này được trình bày trong một bài báo xuất bản ngày 22 tháng 6 trên tạp chí Nature Geoscience trái ngược với quan điểm truyền thống về nguồn gốc của Sao Diêm Vương như một quả bóng băng và đá đông lạnh trong đó phân rã phóng xạ cuối cùng có thể tạo ra đủ nhiệt để làm tan băng và hình thành một đại dương dưới đáy biển.
“Trong một thời gian dài, mọi người đã nghĩ về sự phát triển nhiệt của Sao Diêm Vương và khả năng của một đại dương tồn tại cho đến ngày nay”, đồng tác giả Francis Nimmo, giáo sư về Trái đất và khoa học hành tinh tại UC Santa Cruz nói. “Bây giờ chúng ta có hình ảnh bề mặt Sao Diêm Vương từ sứ mệnh Chân trời mới của NASA, chúng ta có thể so sánh những gì chúng ta thấy với dự đoán của các mô hình tiến hóa nhiệt khác nhau.”
Tác giả đầu tiên và sinh viên tốt nghiệp UCSC Carver Bierson giải thích, vì nước mở rộng khi đóng băng và co lại khi tan, các kịch bản khởi động nóng và khởi động lạnh có ý nghĩa khác nhau đối với kiến tạo và kết quả bề mặt của Sao Diêm Vương.
“Nếu trời bắt đầu lạnh và băng tan bên trong, Sao Diêm Vương sẽ bị co lại và chúng ta sẽ thấy các tính năng nén trên bề mặt của nó, trong khi nếu trời bắt đầu nóng thì nó sẽ mở rộng khi đại dương đóng băng và chúng ta sẽ thấy các tính năng mở rộng trên bề mặt”, Bierson nói. “Chúng tôi thấy rất nhiều bằng chứng về sự mở rộng, nhưng chúng tôi không thấy bất kỳ bằng chứng nào về sự nén, vì vậy các quan sát phù hợp hơn với Sao Diêm Vương bắt đầu từ một đại dương lỏng.”
Sự phát triển nhiệt và kiến tạo của Sao Diêm Vương lạnh thực sự hơi phức tạp, bởi vì sau một thời gian ban đầu tan chảy dần, đại dương dưới đáy biển sẽ bắt đầu làm mát lại. Vì vậy, nén bề mặt sẽ xảy ra sớm, tiếp theo là phần mở rộng gần đây. Với một khởi đầu nóng bỏng, việc mở rộng sẽ diễn ra trong suốt lịch sử của Sao Diêm Vương.
Các đặc điểm bề mặt lâu đời nhất trên Sao Diêm Vương khó tìm ra hơn, nhưng có vẻ như có cả phần mở rộng cổ xưa và hiện đại của bề mặt.
Câu hỏi tiếp theo là liệu có đủ năng lượng để cung cấp cho Sao Diêm Vương một khởi đầu nóng bỏng. Hai nguồn năng lượng chính sẽ được giải phóng nhiệt do sự phân rã của các nguyên tố phóng xạ trong đá và năng lượng hấp dẫn được giải phóng khi vật liệu mới bắn phá bề mặt của protoplanet đang phát triển.
Tính toán của Bierson cho thấy rằng nếu tất cả năng lượng hấp dẫn được giữ lại dưới dạng nhiệt, chắc chắn nó sẽ tạo ra một đại dương lỏng ban đầu. Tuy nhiên trên thực tế, phần lớn năng lượng đó sẽ tỏa ra khỏi bề mặt, đặc biệt là nếu quá trình bồi tụ vật liệu mới xảy ra chậm.
Làm thế nào sao Diêm Vương được đặt cùng nhau ở nơi đầu tiên quan trọng rất nhiều cho sự phát triển nhiệt của nó? Nếu nó tích tụ quá chậm, vật liệu nóng ở bề mặt sẽ tỏa năng lượng vào không gian nhưng nếu nó tích tụ đủ nhanh, nhiệt sẽ bị giữ lại bên trong.
Các nhà nghiên cứu tính toán rằng nếu Sao Diêm Vương hình thành trong khoảng thời gian dưới 30.000 năm thì nó sẽ bắt đầu nóng. Nếu thay vào đó, sự bồi tụ diễn ra trong vài triệu năm, một khởi đầu nóng chỉ có thể xảy ra nếu các tác động lớn chôn vùi năng lượng của chúng sâu bên dưới bề mặt.
Những phát hiện mới ngụ ý rằng các vật thể vành đai Kuiper lớn khác có lẽ cũng bắt đầu nóng và có thể có những đại dương sớm. Những đại dương này có thể tồn tại đến ngày nay trong các vật thể lớn nhất, chẳng hạn như các hành tinh lùn Eris và Makemake.
Ngay cả trong môi trường lạnh lẽo cách xa mặt trời này, tất cả các thế giới này có thể đã hình thành nhanh và nóng, với các đại dương lỏng.
Ngoài Bierson và Nimmo, bài báo còn được đồng tác giả bởi Alan Stern tại Viện nghiên cứu Tây Nam, nhà điều tra chính của nhiệm vụ Chân trời mới.
Nguồn truyện:
Tài liệu được cung cấp bởi Đại học California – Santa Cruz . Bản gốc được viết bởi Tim Stephens. Lưu ý: Nội dung có thể được chỉnh sửa cho kiểu dáng và độ dài.
Tạp chí tham khảo :