Hành trình Khoa học, Không gian và Thời gian!
Hầu hết các thiên thạch rơi xuống Trái đất là những mảnh hành tinh, cơ quan bảo vệ rất sớm trong hệ mặt trời. Các nhà khoa học đã nghĩ rằng những cơ thể nguyên thủy này hoặc hoàn toàn tan chảy sớm trong lịch sử của chúng hoặc vẫn còn là đống gạch vụn chưa được xử lý. Nhưng một gia đình thiên thạch đã khiến các nhà nghiên cứu bối rối kể từ khi được phát hiện vào những năm 1960. Các mảnh vỡ đa dạng được tìm thấy trên khắp thế giới dường như đã vỡ ra từ cùng một cơ thể nguyên thủy, và trang điểm của những thiên thạch này cho thấy rằng cha mẹ của chúng phải là một mảnh thiên thạch khó hiểu vừa tan chảy vừa không bị lay chuyển. Một nghiên cứu mới cho thấy một gia đình thiên thạch hiếm có khả năng đến từ một hành tinh sớm có lõi từ tính.
Hầu hết các thiên thạch rơi xuống Trái đất là những mảnh hành tinh, cơ quan bảo vệ rất sớm trong hệ mặt trời. Các nhà khoa học đã nghĩ rằng những cơ thể nguyên thủy này hoặc hoàn toàn tan chảy sớm trong lịch sử của họ hoặc vẫn còn là đống gạch vụn chưa được xử lý.
Nhưng một gia đình thiên thạch đã khiến các nhà nghiên cứu bối rối kể từ khi được phát hiện vào những năm 1960. Các mảnh vỡ đa dạng được tìm thấy trên khắp thế giới dường như đã vỡ ra từ cùng một cơ thể nguyên thủy, và trang điểm của những thiên thạch này cho thấy rằng cha mẹ của chúng phải là một thiên thạch khó hiểu vừa tan chảy vừa không bị lay chuyển.
Bây giờ các nhà nghiên cứu tại MIT và các nơi khác đã xác định rằng cơ thể mẹ của những thiên thạch quý hiếm này thực sự là một vật thể đa lớp, khác biệt có khả năng có lõi kim loại lỏng. Lõi này đủ lớn để tạo ra từ trường có thể mạnh như từ trường của Trái đất ngày nay.
Kết quả của họ được công bố trên tạp chí Science Advances cho thấy sự đa dạng của các vật thể sớm nhất trong hệ mặt trời có thể phức tạp hơn các nhà khoa học đã giả định.
Tác giả chính Clara Maurel, một sinh viên tốt nghiệp Khoa Khoa học Trái đất, Khí quyển và Hành tinh của MIT chia sẻ: “Đây là một ví dụ về các hành tinh phải có các lớp tan chảy và không được trộn lẫn. Địa hình. Hiểu được toàn bộ cấu trúc, từ không bị nung chảy đến tan chảy hoàn toàn, là chìa khóa để giải mã cách thức các hành tinh hình thành trong hệ mặt trời sơ khai.”
Các đồng tác giả của Maurel bao gồm giáo sư EAPS, Benjamin Weiss cùng với các cộng tác viên tại Đại học Oxford, Đại học Cambridge, Đại học Chicago, Phòng thí nghiệm quốc gia Lawrence Berkeley và Viện nghiên cứu Tây Nam.
Bàn ủi
Hệ mặt trời hình thành khoảng 4,5 tỷ năm trước như một vòng xoáy của khí và bụi siêu nóng. Khi đĩa này dần nguội đi, các bit vật chất va chạm và hợp nhất để tạo thành các vật thể lớn dần, chẳng hạn như các hành tinh.
Phần lớn các thiên thạch rơi xuống Trái đất có các tác phẩm cho thấy chúng đến từ các hành tinh đầu tiên như vậy thuộc hai loại: tan chảy và không bị trộn lẫn. Các nhà khoa học tin rằng cả hai loại vật thể sẽ hình thành tương đối nhanh chóng trong vòng chưa đầy vài triệu năm, sớm trong quá trình tiến hóa của hệ mặt trời.
Nếu một hành tinh hình thành trong 1,5 triệu năm đầu tiên của hệ mặt trời, các nguyên tố phóng xạ tồn tại trong thời gian ngắn có thể làm tan chảy hoàn toàn cơ thể do nhiệt thoát ra từ sự phân rã của chúng. Các hành tinh không được điều hòa có thể đã hình thành sau đó, khi vật liệu của chúng có lượng nguyên tố phóng xạ thấp hơn, không đủ để tan chảy.
Có rất ít bằng chứng trong hồ sơ thiên thạch của các vật thể trung gian với cả hai thành phần tan chảy và không được trộn lẫn, ngoại trừ một họ thiên thạch hiếm có tên là sắt IIE.
“Những bàn ủi IIE này là những thiên thạch kỳ quặc”, Weiss nói. “Chúng cho thấy cả bằng chứng là từ các vật thể nguyên thủy không bao giờ tan chảy, và cũng là bằng chứng đến từ một cơ thể hoàn toàn hoặc ít nhất là tan chảy đáng kể. Chúng tôi không biết nên đặt chúng ở đâu, và đó là điều khiến chúng tôi không tập trung vào chúng. “
Túi từ
Các nhà khoa học trước đây đã phát hiện ra rằng cả hai thiên thạch IIE tan chảy và không có nguồn gốc có nguồn gốc từ cùng một hành tinh cổ đại, có khả năng có lớp vỏ rắn nằm trên lớp phủ lỏng, giống như Trái đất. Maurel và các đồng nghiệp của cô tự hỏi liệu hành tinh cũng có thể chứa một lõi kim loại nóng chảy.
Vật thể này có làm tan chảy đủ vật chất chìm xuống trung tâm và hình thành lõi kim loại giống như Trái đất không? Đó là mảnh ghép còn thiếu cho câu chuyện về những thiên thạch này.
Nhóm nghiên cứu lý giải rằng nếu hành tinh này chứa một lõi kim loại thì rất có thể nó đã tạo ra một từ trường, tương tự như cách lõi chất lỏng đang quay của Trái đất tạo ra từ trường. Một lĩnh vực cổ xưa như vậy có thể đã khiến các khoáng chất trong hành tinh chỉ vào hướng của trường, giống như một cây kim trong la bàn. Một số khoáng sản có thể đã giữ sự liên kết này trong hàng tỷ năm.
Maurel và các đồng nghiệp của cô tự hỏi liệu họ có thể tìm thấy những khoáng chất như vậy trong các mẫu thiên thạch IIE đã rơi xuống Trái đất hay không. Họ đã thu được hai thiên thạch mà họ đã phân tích cho một loại khoáng sản sắt-niken được biết đến với tính chất ghi từ tính đặc biệt của nó.
Nhóm nghiên cứu đã phân tích các mẫu bằng Nguồn sáng tiên tiến của Phòng thí nghiệm quốc gia Lawrence Berkeley, nơi tạo ra các tia X tương tác với các hạt khoáng ở quy mô nanomet, theo cách có thể tiết lộ hướng từ tính của khoáng chất.
Chắc chắn, các electron trong một số hạt được sắp xếp theo hướng tương tự – bằng chứng cho thấy cơ thể mẹ tạo ra từ trường, có thể lên tới vài chục microtesla, tương đương với cường độ của từ trường Trái đất. Sau khi loại trừ các nguồn ít hợp lý hơn, nhóm nghiên cứu đã kết luận rằng từ trường rất có thể được tạo ra bởi lõi kim loại lỏng. Để tạo ra một trường như vậy, họ ước tính lõi phải có chiều rộng ít nhất vài chục km.
Các hành tinh phức tạp như vậy với thành phần hỗn hợp (cả hai đều tan chảy, dưới dạng lõi lỏng và lớp phủ, và không được điều chế dưới dạng một lớp vỏ rắn), có thể đã mất vài triệu năm để hình thành – một giai đoạn hình thành dài hơn những gì các nhà khoa học đã giả định cho đến gần đây.
Nhưng những gì trong cơ thể cha mẹ đã làm thiên thạch đến từ đâu? Nếu từ trường được tạo ra bởi lõi của cơ thể mẹ, điều này có nghĩa là các mảnh vỡ cuối cùng rơi xuống Trái đất không thể đến từ chính lõi. Đó là bởi vì lõi lỏng chỉ tạo ra từ trường trong khi vẫn nóng và nóng. Bất kỳ khoáng sản nào đã ghi lại trường cổ phải được thực hiện ngoài lõi, trước khi lõi được làm mát hoàn toàn.
Làm việc với các cộng tác viên tại Đại học Chicago, nhóm nghiên cứu đã chạy mô phỏng tốc độ cao của các kịch bản hình thành khác nhau cho các thiên thạch này. Họ cho thấy rằng một cơ thể có lõi chất lỏng có thể va chạm với một vật thể khác và tác động đó có thể đánh bật vật liệu khỏi lõi. Vật liệu đó sau đó sẽ di chuyển đến các túi gần bề mặt nơi các thiên thạch bắt nguồn.
Khi cơ thể nguội đi, các thiên thạch trong các túi này sẽ in dấu từ trường này trong khoáng chất của chúng. Đến một lúc nào đó, từ trường sẽ phân rã, nhưng dấu ấn sẽ vẫn còn. Sau này, cơ thể này sẽ trải qua rất nhiều vụ va chạm khác cho đến khi những vụ va chạm cuối cùng sẽ đặt những thiên thạch này lên quỹ đạo của Trái đất.
Là một hành tinh phức tạp như vậy là một ngoại lệ trong hệ mặt trời đầu tiên, hay một trong nhiều vật thể khác biệt như vậy? Câu trả lời có thể nằm trong vành đai tiểu hành tinh, một khu vực có nhiều tàn dư nguyên thủy.
Hầu hết các cơ thể trong vành đai tiểu hành tinh dường như không được di chuyển trên bề mặt của chúng. Nếu cuối cùng chúng ta có thể nhìn thấy bên trong các tiểu hành tinh, chúng ta có thể kiểm tra ý tưởng này. Có thể một số tiểu hành tinh bị tan chảy bên trong, và những cơ thể như hành tinh này thực sự phổ biến.
Nghiên cứu này được tài trợ, một phần, bởi NASA.
Nguồn truyện:
Tài liệu được cung cấp bởi Viện Công nghệ Massachusetts . Bản gốc được viết bởi Jennifer Chu. Lưu ý: Nội dung có thể được chỉnh sửa cho kiểu dáng và độ dài.
Tạp chí tham khảo :