Tiểu hành tinh đã hủy diệt loài khủng long xuất phát từ bên ngoài sao Mộc

Theo một nghiên cứu mới nhất, trục vệ tinh Ganymede của sao Mộc đã dịch chuyển khi một tiểu hành tinh khổng lồ đâm vào nó cách đây khoảng 4 tỷ năm.

Ganymede, vệ tinh lớn nhất trong hệ mặt trời, thậm chí còn lớn hơn sao Thủy và sao Diêm Vương. Các nghiên cứu trước đây đã tìm thấy bằng chứng cho thấy bên dưới lớp vỏ băng dày của nó là một đại dương mặn sâu hơn gấp 10 lần so với các đại dương ở Trái Đất.

Nhưng vẫn còn nhiều câu hỏi xoay quuanh mặt trăng, và các nhà khoa học cần hình ảnh bề mặt có độ phân giải cao hơn để giải quyết những bí ẩn lịch sử và quá trình phát triển của vệ tinh Ganymede.

Những đường rãnh trên bề mặt Ganymede tạo thành các vòng tròn đồng tâm xung quanh ở một điểm khiến một số nhà thiên văn học tin rằng Mặt trăng đã trải qua một sự kiện va chạm lớn trong quá khứ.

“Các mặt trăng của sao Mộc là Io, Europa, Ganymede và Callisto đều có những đặc điểm riêng thú vị, nhưng điều thu hút sự chú ý của tôi là những rãnh trên vệ tinh Ganymede”, Naoyuki Hirata, phó giáo sư Khoa học hành tinh Đại học Kobe tại Nhật Bản, cho biết.

“Chúng tôi biết rằng đặc điểm này được hình thành bởi một vụ va chạm giữa các tiểu hành tinh cách đây khoảng 4 tỷ năm, nhưng chúng tôi không chắc chắn tác động này lớn đến mức nào và ảnh hưởng như thế nào đến mặt trăng”.

Hirata, tác giả của nghiên cứu, được công bố hôm thứ Ba vừa rồi trên tạp chí Scientific Reports, đã khám phá được nguyên nhân tạo ra hệ thống rãnh của Ganymede và hậu quả của vụ va chạm – có thể sẽ được tàu vũ trụ Juice của Cơ quan Vũ trụ châu Âu điều tra kỹ hơn, hiện đang nghiên cứu sao Mộc và các vệ tinh của nó.

Hình ảnh vệ tinh Ganymede chụp ngày 5 tháng 3 năm 1979, từ khoảng cách 151.800 dặm (244.298 km). (Ảnh: NASA)

Vụ va chạm trong lịch sử

Vệ tinh Ganymede từ lâu đã khiến Hirata tò mò, ông cho biết ông tin rằng việc khám phá ra quá trình phát triển của nó là “rất ý nghĩa”. Hirata đã quan sát kỹ hệ thống rãnh trên Ganymede, kéo dài từ một điểm trên bề mặt mặt trăng, nó giống như các vết nứt đồng tâm hình thành khi một hòn đá đập vào kính chắn gió ô tô, ông cho biết.

Hirata nhận thấy điểm trung tâm của rãnh nằm dọc theo trục quay của mặt trăng, điều này ngụ ý rằng có thể có một vụ va chạm lớn đã gây ra sự định hướng lại hoàn toàn của Mặt trăng.

Các nghiên cứu trước đây cho thấy rằng có một thiên thể lớn đã va chạm với sao Diêm Vương, điều này đã sắp xếp lại sự phân bố băng và hình thành nên một “trái tim” đặc biệt trên bề mặt hành tinh. Hirata cho biết ông tin rằng một điều tương tự đã xảy ra trên Ganymede, với lớp vỏ băng giá và đại dương bên dưới bề mặt của nó.

Sự thay đổi đột ngột trong cách phân bố khối lượng trên một hành tinh có thể làm dịch chuyển vị trí trục của nó hay đường tưởng tượng mà các thiên thể quay quanh đó. Khi một tiểu hành tinh lớn va vào một hành tinh, nó tạo ra dị thường trọng lực làm thay đổi cách một hành tinh quay. Vì vậy, Hirata đã tính toán xem tác động nào có thể tạo ra hướng của vệ tinh Ganymede hiện tại.

Các tính toán của ông cho thấy một tiểu hành tinh rộng khoảng 186 dặm (300 km) đã tạo ra một hố va chạm với đường kính khoảng 870 đến 994 dặm (1.400 đến 1.600 km).

Tiểu hành tinh này lớn hơn gấp 20 lần so với tiểu hành tinh đã va chạm với nơi hiện là bán đảo Yucatán ở Chicxulub, Mexico và dẫn đến sự tuyệt chủng của khủng long trên Trái đất cách đây 66 triệu năm. Theo nghiên cứu, hố va chạm trên Ganymede có kích thước bằng 25% so với mặt trăng của sao Mộc.

Ganymede được bao phủ bởi các rãnh (bên phải). Trong hệ thống rãnh lớn nhất, các đường gờ tạo thành các vòng tròn đồng tâm (bên trái, chữ thập đỏ). (Ảnh: Naoyuki Hirata)

Cuộc điều tra của sứ mệnh Juice

Hirata cho biết hiện vẫn chưa rõ trục của Ganymede đã dịch chuyển như thế nào. Nhưng dữ liệu trong tương lai do tàu Juice, hay Jupiter Icy Moons Explorer, thu thập có thể sẽ làm sáng tỏ lịch sử của vệ tinh Ganymede và sự kiện va chạm.

Chiếc tàu được phóng vào tháng 4 năm 2023, đã hoàn thành chuyến bay qua Trái đất và Mặt trăng vào ngày 21 tháng 8, vào đúng hướng để tiếp cận sao Mộc và các mặt trăng của nó vào năm 2031.

Adeene Denton, nhà nghiên cứu tại phòng thí nghiệm Mặt trăng và hành tinh tại Đại học Arizona, cho biết sẽ khó để biết liệu một vụ va chạm cổ xưa có tạo ra các rãnh trên Ganymede hay không nếu không có thêm dữ liệu mà sứ mệnh Juice cung cấp. Cô không tham gia vào nghiên cứu của Hirata.

Denton, đồng tác giả của một nghiên cứu vào tháng 4 về tác động lên sao Diêm Vương và lưu vực rộng lớn của nó, được gọi là Sputnik Planitia, tạo nên thùy trái của hình trái tim, cho biết: “Bài báo này đưa ra một tiền đề thú vị, với nhiều điều đáng suy ngẫm về sự phát triển của Mặt trăng băng giá và thế giới đại dương”.

“Điều đáng chú ý là có thể sẽ gây ra hoài nghi khi xem xét các đặc điểm địa chất cổ xưa, bị suy thoái trên các thiên thể và cách chúng ảnh hưởng đến hướng của một hành tinh”, bà nói. “Với rất ít thông tin về các đặc điểm này, sẽ thật khó để xác định đặc điểm này là một lưu vực, cũng như một dị thường khối lượng tiềm ẩn. May mắn thay, không giống như sao Diêm Vương và (Sputnik Planitia), chúng ta sẽ sớm quay trở lại vệ tinh Ganymede và có thể có thêm thông tin cần thiết để giải quyết vấn đề này”.

Đồ họa tái hiện vụ va chạm có thể xảy ra khiến trục của Ganymede bị thay đổi. (Ảnh: Naoyuki Hirata)

Các nhà nghiên cứu tin rằng bên trong Ganymede có thể giống như một chiếc bánh sandwich, được xếp chồng lên nhau với các lớp băng và đại dương xen kẽ. Hirata cho biết, việc hiểu được tác động làm thay đổi Mặt trăng có thể tiết lộ về cấu trúc thú vị bên trong nó.

“Tôi muốn tìm hiểu nguồn gốc và sự phát triển của Ganymede và các vệ tinh khác của sao Mộc”, ông nói. “Vụ va chạm khổng lồ này hẳn đã có tác động đáng kể đến Ganymede, nhưng các tác động về nhiệt và cấu trúc bên trong vệ tinh Ganymede vẫn chưa được nghiên cứu. Tôi tin rằng nghiên cứu sâu hơn về sự phát triển bên trong các mặt trăng băng giá có thể sẽ được thực hiện tiếp theo.”