Giả thiết về sự hình thành lõi sắt của Sao Thủy

Sao Thủy là một trong những hành tinh trong hệ mặt Trời. Các nhà khoa học luôn cố gắng tìm hiểu và giải mã về các hành tinh. Gần đây, có một giả thuyết về lõi sắt của Sao Thủy, hãy cùng Tinh Vân tìm hiểu nhé.

Yếu tố quyết định trong việc hình thành lõi sắt của Sao Thủy

Nghiên cứu mới cho thấy sự gần gũi với từ trường của mặt trời quyết định thành phần bên trong hành tinh. Một nghiên cứu mới tranh cãi giả thuyết phổ biến về lý do về sự hình thành lõi sắt sao Thủy, lõi lớn so với lớp phủ của nó (lớp giữa lõi và vỏ hành tinh). Trong nhiều thập kỷ, các nhà khoa học lập luận rằng các vụ va chạm mạnh với các thiên thể khác trong quá trình hình thành hệ Mặt trời của chúng ta đã thổi bay phần lớn lớp phủ đá của Sao Thủy và để lại lõi kim loại lớn, dày đặc bên trong. Nhưng nghiên cứu mới cho thấy rằng các vụ va chạm không phải là nguyên nhân – nguyên nhân chính là từ tính của mặt trời.

William McDonough, giáo sư địa chất tại Đại học Maryland và Takashi Yoshizaki từ Đại học Tohoku đã phát triển một mô hình cho thấy mật độ, khối lượng và hàm lượng sắt trong lõi của một hành tinh đá bị ảnh hưởng bởi khoảng cách của nó với từ trường của mặt trời.

McDonough nói: “Bốn hành tinh bên trong hệ mặt trời của chúng ta – Sao Thủy, Sao Kim, Trái Đất và Sao Hỏa – ​​được tạo thành từ các tỷ lệ kim loại và đá khác nhau. “Có một khuynh hướng trong đó thành phần kim loại trong lõi giảm xuống khi các hành tinh càng xa mặt trời. Bài báo của chúng tôi giải thích điều này xảy ra như thế nào bằng cách chỉ ra rằng sự phân bố nguyên liệu thô trong hệ mặt trời hình thành sơ khai được điều khiển bởi từ trường của mặt trời. “

McDonough trước đây đã phát triển một mô hình về thành phần của Trái đất thường được các nhà khoa học hành tinh sử dụng để xác định thành phần của các hành tinh ngoài hành tinh.

Mô hình mới của McDonough cho thấy trong thời kỳ đầu hình thành hệ mặt trời của chúng ta, khi mặt trời non bị bao quanh bởi một đám mây bụi và khí xoáy, các hạt sắt bị từ trường của mặt trời hút về phía trung tâm. Khi các hành tinh bắt đầu hình thành từ các đám bụi và khí đó, các hành tinh gần mặt trời kết hợp nhiều sắt vào lõi của chúng hơn những hành tinh xa hơn. Đây có thể là nguyên nhân cho việc hình thành lõi sắt của Sao Thủy.

Các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng mật độ và tỷ lệ sắt trong lõi của một hành tinh đá tương quan với cường độ của từ trường xung quanh mặt trời trong quá trình hình thành hành tinh. Nghiên cứu mới của họ cho thấy từ tính nên được đưa vào các nỗ lực trong tương lai để mô tả thành phần của các hành tinh đá, bao gồm cả những hành tinh bên ngoài hệ mặt trời của chúng ta.

Thành phần của lõi hành tinh rất quan trọng đối với tiềm năng hỗ trợ sự sống của nó. Ví dụ, trên Trái đất, một lõi sắt nóng chảy tạo ra một từ quyển bảo vệ hành tinh khỏi các tia vũ trụ gây ung thư. Phần lõi cũng chứa phần lớn phốt pho của hành tinh, là chất dinh dưỡng quan trọng để duy trì sự sống dựa trên carbon.

Sử dụng các mô hình hiện có về sự hình thành hành tinh, McDonough xác định tốc độ mà khí và bụi được kéo vào trung tâm của hệ mặt trời trong quá trình hình thành của nó. Ông đã tính toán từ trường sẽ được tạo ra bởi mặt trời khi nó xuất hiện và tính toán cách từ trường đó sẽ hút sắt qua đám mây bụi và khí.

Khi hệ mặt trời ban đầu bắt đầu nguội đi, bụi và khí không được hút vào mặt trời bắt đầu kết tụ lại với nhau. Những đám ở gần mặt trời sẽ tiếp xúc với từ trường mạnh hơn và do đó sẽ chứa nhiều sắt hơn những đám ở xa mặt trời hơn. Khi các khối kết tụ lại và nguội đi thành các hành tinh quay, lực hấp dẫn đã hút sắt vào lõi của chúng.

Một số thông tin khác

Khi McDonough kết hợp mô hình này vào các tính toán về sự hình thành hành tinh, nó tiết lộ một độ dốc về hàm lượng và mật độ kim loại hoàn toàn tương ứng với những gì các nhà khoa học biết về các hành tinh trong hệ mặt trời của chúng ta. Thủy ngân có lõi kim loại chiếm khoảng 3/4 khối lượng của nó. Lõi của Trái đất và sao Kim chỉ bằng khoảng một phần ba khối lượng của chúng, và sao Hỏa, ngoài cùng của các hành tinh đá, có một lõi nhỏ chỉ bằng một phần tư khối lượng của nó.

Sự hiểu biết mới này về vai trò của từ tính trong sự hình thành hành tinh tạo ra một bước ngoặt trong việc nghiên cứu các hành tinh ngoài hành tinh, bởi vì hiện tại không có phương pháp nào để xác định đặc tính từ của một ngôi sao từ các quan sát trên Trái đất. Các nhà khoa học suy ra thành phần của một hành tinh ngoài hành tinh dựa trên quang phổ ánh sáng bức xạ từ mặt trời của nó. Các phần tử khác nhau trong một ngôi sao phát ra bức xạ ở các bước sóng khác nhau, vì vậy việc đo các bước sóng đó cho thấy ngôi sao, và có lẽ là các hành tinh xung quanh nó, được tạo thành từ gì.

Các bước tiếp theo trong công việc này là các nhà khoa học sẽ tìm ra một hệ hành tinh khác giống như hệ hành tinh của chúng ta – một hệ có các hành tinh đá trải rộng trên khoảng cách rộng từ mặt trời trung tâm của chúng. Nếu mật độ của các hành tinh giảm xuống khi chúng tỏa ra từ mặt trời giống như trong hệ mặt trời của chúng ta, hãy nghiên cứu chúng có thể xác nhận lý thuyết mới này và suy ra rằng một từ trường ảnh hưởng đến sự hình thành hành tinh.