Khi bạn mua sản phẩm qua các liên kết trên trang của chúng tôi, Future và các đối tác của chúng tôi có thể nhận được hoa hồng.
Bên trái là hình ảnh một quả cầu xanh và bạc, bên phải là hình ảnh một viên kim cương hình cầu lớn. (Bên trái) Đây là hình ảnh đầy màu sắc của Sao Thủy được tạo ra từ dữ liệu của chiến dịch chụp ảnh bản đồ màu cơ sở trong sứ mệnh chính của MESSENGER. (Bên phải) Đây là cách Sao Thủy có thể trông như thế nào nếu lớp vỏ ngoài của nó bị loại bỏ để lộ lớp kim cương dày 10 dặm. | Tín dụng: Robert Lea (tạo bằng Canva)/NASA/Phòng thí nghiệm Vật lý Ứng dụng của Đại học Johns Hopkins/Viện Carnegie của Washington
Hành tinh nhỏ nhất trong hệ mặt trời có thể đang giữ một bí mật lớn. Dựa vào dữ liệu từ tàu vũ trụ MESSENGER của NASA, các nhà khoa học đã xác định rằng có thể có một lớp kim cương dày 10 dặm nằm dưới lớp vỏ của Sao Thủy, hành tinh gần mặt trời nhất.
Sao Thủy từ lâu đã gây khó khăn cho các nhà khoa học vì nó có nhiều đặc điểm không giống như các hành tinh khác trong hệ mặt trời. Những đặc điểm này bao gồm bề mặt rất tối, lõi đặc đáng kể và sự kết thúc sớm của kỷ nguyên núi lửa của hành tinh này.
Một trong những câu đố nổi bật là sự hiện diện của các mảng than chì, một dạng của cacbon trên bề mặt Sao Thủy. Những mảng này đã dẫn đến giả thuyết rằng trong giai đoạn đầu của Sao Thủy, hành tinh nhỏ bé này có một đại dương magma giàu cacbon. Đại dương này có thể đã nổi lên bề mặt, tạo ra các mảng than chì và màu tối trên bề mặt Sao Thủy.
Quá trình này cũng có thể dẫn đến sự hình thành lớp phủ giàu carbon dưới bề mặt. Nhóm nghiên cứu cho rằng lớp phủ này không phải là graphene, như đã được nghi ngờ trước đây, mà là một dạng thù hình quý giá hơn của carbon: kim cương.
“Chúng tôi tính toán rằng với ước tính mới về áp suất tại ranh giới giữa lớp phủ và lõi, cùng với việc biết rằng Sao Thủy là một hành tinh giàu carbon, khoáng chất chứa carbon hình thành tại giao diện giữa lớp phủ và lõi là kim cương chứ không phải than chì,” thành viên nhóm, Olivier Namur, phó giáo sư tại KU Leuven, cho biết với Space.com. “Nghiên cứu của chúng tôi dựa trên dữ liệu địa vật lý thu được từ tàu vũ trụ MESSENGER của NASA.”
MESSENGER (Bề mặt Sao Thủy, Môi trường Không gian, Địa hóa học và Đo khoảng cách) được phóng vào tháng 8 năm 2004 và trở thành tàu vũ trụ đầu tiên bay quanh Sao Thủy. Nhiệm vụ của nó kết thúc vào năm 2015, đã lập bản đồ toàn bộ hành tinh nhỏ bé này, phát hiện băng nước phong phú trong bóng tối ở hai cực và thu thập dữ liệu quan trọng về địa chất và từ trường của Sao Thủy.
Có liên quan: Sao Thủy đã co lại trong ít nhất 3 tỷ năm — và có thể vẫn đang tiếp tục co lại
Nghiên cứu mới này cũng gợi nhớ một phát hiện quan trọng từ vài năm trước, khi các nhà khoa học đánh giá lại sự phân bố khối lượng trên Sao Thủy và phát hiện rằng lớp vỏ của hành tinh này dày hơn so với các ước tính trước đó.
Namur cho biết: “Chúng tôi cho rằng điều này có ý nghĩa lớn đối với quá trình hình thành và phân bố cacbon, cụ thể là kim cương so với than chì trên Sao Thủy.”
Nhóm nghiên cứu đã thực hiện các thí nghiệm trên Trái Đất bằng cách sử dụng máy ép thể tích lớn để mô phỏng áp suất và nhiệt độ bên trong Sao Thủy. Họ đã tạo ra áp suất hơn bảy gigapascal và nhiệt độ lên đến 3.950 độ Fahrenheit (2.177 độ C) trên một loại silicat tổng hợp để thay thế cho vật liệu trong lớp phủ của Sao Thủy, qua đó nghiên cứu sự thay đổi của các khoáng chất trong điều kiện này. Họ cũng sử dụng mô hình máy tính để phân tích dữ liệu về bên trong Sao Thủy, từ đó cung cấp thông tin về sự hình thành lớp kim cương của hành tinh.
“Chúng tôi tin rằng kim cương có thể được hình thành qua hai quá trình. Đầu tiên là sự kết tinh của đại dương magma, nhưng quá trình này có thể chỉ tạo ra một lớp kim cương rất mỏng ở giao diện lõi/lớp phủ,” Namur giải thích. “Thứ hai, và quan trọng hơn, là quá trình kết tinh của lõi kim loại Sao Thủy.”
Namur cho biết khi Sao Thủy hình thành cách đây khoảng 4,5 tỷ năm, lõi của hành tinh này hoàn toàn ở dạng lỏng và dần dần kết tinh theo thời gian. Bản chất chính xác của các pha rắn hình thành trong lõi hiện vẫn chưa rõ, nhưng nhóm nghiên cứu tin rằng chúng có hàm lượng cacbon thấp hoặc “nghèo cacbon”.
“Lõi lỏng trước khi kết tinh chứa một số cacbon; do đó, quá trình kết tinh dẫn đến sự làm giàu cacbon trong phần lỏng còn lại,” ông tiếp tục. “Khi đạt đến ngưỡng hòa tan, chất lỏng không thể hòa tan thêm cacbon nữa và kim cương hình thành.”
Kim cương là khoáng chất đặc nhưng không đặc bằng kim loại, vì vậy trong quá trình này, nó sẽ nổi lên trên cùng của lõi, dừng lại ở ranh giới giữa lõi Sao Thủy và lớp phủ của nó. Điều này dẫn đến sự hình thành một lớp kim cương dày khoảng 0,62 dặm (1 km) và tiếp tục phát triển theo thời gian.
Phát hiện này làm nổi bật sự khác biệt giữa quá trình hình thành của Sao Thủy và các hành tinh đá khác trong hệ mặt trời như Sao Kim, Trái Đất và Sao Hỏa.
“Sao Thủy hình thành gần Mặt Trời hơn nhiều, có thể từ một đám mây bụi giàu cacbon. Do đó, Sao Thủy chứa ít oxy và nhiều cacbon hơn các hành tinh khác, dẫn đến sự hình thành lớp kim cương,” Namur nói thêm. “Tuy nhiên, lõi Trái Đất cũng chứa cacbon, và sự hình thành kim cương trong lõi Trái Đất đã được nhiều nhà nghiên cứu đề xuất.”
Các nhà nghiên cứu hy vọng khám phá này sẽ giúp giải mã một số bí ẩn khác về Sao Thủy, bao gồm lý do tại sao giai đoạn núi lửa của nó bị rút ngắn khoảng 3,5 tỷ năm trước.
“Một câu hỏi lớn về sự tiến hóa của Sao Thủy là tại sao giai đoạn núi lửa chính kéo dài chỉ vài trăm triệu năm, ngắn hơn nhiều so với các hành tinh đá khác. Điều này có nghĩa là hành tinh này nguội đi rất nhanh,” Namur nói. “Điều này phần nào liên quan đến kích thước nhỏ của hành tinh, nhưng hiện chúng tôi đang hợp tác với các nhà vật lý để tìm hiểu xem liệu lớp kim cương có thể góp phần làm mất nhiệt nhanh chóng, chấm dứt hoạt động núi lửa sớm.”
( nguồn tổng hợp )
