Tiểu hành tinh kim loại được nghiên cứu rộng rãi có tên 16 Psyche từ lâu được cho là lõi sắt lộ ra của một hành tinh nhỏ không hình thành trong những ngày đầu tiên của hệ mặt trời. Nhưng nghiên cứu mới do Đại học Arizona dẫn đầu cho thấy rằng tiểu hành tinh này có thể không bằng kim loại hoặc đặc như người ta từng nghĩ, và gợi ý về một câu chuyện có nguồn gốc khác nhiều.
Các nhà khoa học quan tâm đến 16 Psyche vì nếu nguồn gốc giả định của nó là đúng, nó sẽ tạo cơ hội để nghiên cứu cận cảnh lõi hành tinh lộ thiên. NASA dự kiến khởi động sứ mệnh Psyche của mình vào năm 2022 và đến tiểu hành tinh vào năm 2026.
Sinh viên đại học tại UA Arizona, David Cantillo, là tác giả chính của bài báo mới được xuất bản trên Tạp chí Khoa học Hành tinh, đề xuất 16 Psyche là 82,5% kim loại, 7% pyroxene sắt và 10,5% chondrite cacbon có khả năng được tạo ra do tác động từ các tiểu hành tinh khác. Cantillo và các cộng sự của ông ước tính rằng mật độ khối của 16 Psyche(còn được gọi là độ xốp), dùng để chỉ lượng không gian trống được tìm thấy trong cơ thể của nó – là khoảng 35%.
Những ước tính này khác với những phân tích trước đây về thành phần của 16 Psyche khiến các nhà nghiên cứu ước tính nó có thể chứa tới 95% kim loại và đặc hơn nhiều.
Cantillo nói: “Sự sụt giảm về hàm lượng kim loại và mật độ khối là rất thú vị vì nó cho thấy 16 Psyche đã được sửa đổi nhiều hơn những gì đã nghĩ trước đây”.
Thay vì là một lõi lộ ra nguyên vẹn của một hành tinh sơ khai, nó thực sự có thể gần với một đống gạch vụn, tương tự như một tiểu hành tinh được nghiên cứu kỹ lưỡng khác – Bennu. UA Arizona dẫn đầu nhóm sứ mệnh khoa học cho sứ mệnh OSIRIS-REx của NASA, nhiệm vụ này đã lấy một mẫu từ bề mặt của Bennu hiện đang quay trở lại Trái đất.
Cantillo cho biết: “Psyche như một đống gạch vụn sẽ rất bất ngờ, nhưng dữ liệu của chúng tôi tiếp tục cho thấy các ước tính mật độ thấp mặc dù hàm lượng kim loại cao”.
Tiểu hành tinh 16 Psyche có kích thước bằng tiểu bang Massachusetts, và các nhà khoa học ước tính nó chứa khoảng 1% vật chất của vành đai tiểu hành tinh, được một nhà thiên văn học người Ý phát hiện lần đầu tiên vào năm 1852, nó là tiểu hành tinh thứ 16 từng được phát hiện.
Cantillo cho biết: “Có hàm lượng kim loại thấp hơn người ta từng nghĩ có nghĩa là tiểu hành tinh có thể đã tiếp xúc với các vụ va chạm với các tiểu hành tinh có chứa các chondrit cacbon phổ biến hơn, làm lắng đọng một lớp bề mặt mà chúng tôi đang quan sát”. Điều này cũng đã được quan sát trên tiểu hành tinh Vesta bởi tàu vũ trụ Dawn của NASA.
Tiểu hành tinh 16 Psyche được ước tính trị giá 10.000 tỷ đô la
(Đó là 10.000 đô la, tiếp theo là 15 số 0 nữa), nhưng những phát hiện mới có thể làm giảm giá trị một chút của tiểu hành tinh giàu sắt.
Cantillo nói: “Đây là bài báo đầu tiên đưa ra một số ràng buộc cụ thể về nội dung bề mặt của nó. Các ước tính trước đó là một khởi đầu tốt, nhưng điều này sẽ tinh chỉnh những con số đó nhiều hơn một chút”.
Một tiểu hành tinh khác đã được nghiên cứu kỹ lưỡng, Bennu, chứa nhiều vật liệu chondrite cacbon và có độ xốp trên 50%, đây là đặc điểm cổ điển của một đống gạch vụn.
Độ xốp cao như vậy thường xảy ra đối với các vật thể tương đối nhỏ và khối lượng thấp như Bennu – chỉ lớn bằng Tòa nhà Empire State – bởi vì trường hấp dẫn yếu ngăn không cho đá và tảng của vật thể bị dồn vào nhau quá chặt. Nhưng đối với một vật thể có kích thước bằng 16 Psyche lại xốp như vậy là điều không thể ngờ tới.
Cantillo nói: “Cơ hội nghiên cứu phần lõi lộ ra của một hành tinh là cực kỳ hiếm, đó là lý do tại sao họ gửi sứ mệnh tàu vũ trụ đến đó”, Cantillo nói, “nhưng công trình của chúng tôi cho thấy rằng 16 Psyche thú vị hơn nhiều so với dự kiến.”
Các ước tính trước đây về thành phần của 16 Psyche đã được thực hiện bằng cách phân tích ánh sáng mặt trời phản xạ khỏi bề mặt của nó. Kiểu ánh sáng phù hợp với kiểu ánh sáng của các vật kim loại khác. Thay vào đó, Cantillo và các cộng sự của ông đã tái tạo lại 16 Psyche – hay vật liệu bề mặt đá rời – bằng cách trộn các vật liệu khác nhau trong phòng thí nghiệm và phân tích các mẫu ánh sáng cho đến khi chúng khớp với các quan sát bằng kính thiên văn về tiểu hành tinh. Chỉ có một số phòng thí nghiệm trên thế giới thực hành kỹ thuật này, bao gồm Phòng thí nghiệm Mặt trăng và Hành tinh UA Arizona và Phòng thí nghiệm Vật lý Ứng dụng Johns Hopkins ở Maryland, nơi Cantillo làm việc khi còn học trung học.
Cantillo, chủ tịch Câu lạc bộ Thiên văn học UA Arizona, cho biết: “Tôi luôn quan tâm đến không gian. Tôi biết rằng nghiên cứu thiên văn học sẽ nặng về máy tính và quan sát, nhưng tôi thích làm những công việc thực hành hơn, vì vậy tôi muốn kết nối việc học của mình với địa chất bằng cách nào đó. Tôi đang học chuyên ngành địa chất và phụ thuộc vào khoa học hành tinh và toán học”.
“Bài báo của David là một ví dụ về công trình nghiên cứu tiên tiến được thực hiện bởi các sinh viên đại học của chúng tôi”, đồng tác giả nghiên cứu Vishnu Reddy, phó giáo sư khoa học hành tinh, người đứng đầu phòng thí nghiệm mà Cantillo làm việc cho biết. “Nó cũng là một ví dụ điển hình về nỗ lực hợp tác giữa sinh viên đại học, nghiên cứu sinh, nghiên cứu sinh sau tiến sĩ và nhân viên trong phòng thí nghiệm của tôi.”
Các nhà nghiên cứu cũng tin rằng vật liệu cacbon trên bề mặt của 16 Psyche rất giàu nước, vì vậy tiếp theo họ sẽ làm việc để hợp nhất dữ liệu từ kính viễn vọng trên mặt đất và các sứ mệnh tàu vũ trụ với các tiểu hành tinh khác để giúp xác định lượng nước hiện tại.
Lần đầu tiên, các nhà vật lý đã xác nhận những làn sóng bí ẩn gây ra cực quang
Nguồn:
_https://phys.org/news/2021-06-asteroid-psyche-scientists.html
