Bề mặt sao Thủy hình thành do hoạt động núi lửa và thiếu sắt

Vai trò của hoạt động núi lửa đối với sự hình thành bề mặt sao Thủy lớn hơn nhiều so với những gì các nhà khoa học vẫn nghĩ. Kết quả này có được nhờ dữ liệu ảnh chụp đa quang phổ do tàu MESSENGER thu thập vào tháng 1 năm 2008 trong quá trình khảo sát hành tinh gần Mặt trời nhất Thái dương hệ.

Dữ liệu của MESSENGER đã xác định và sơ đồ hóa các nhóm đá bề mặt tương ứng với dòng chảy nham thạch, núi lửa và các đặc tính địa chất khác. Cùng lúc đó, bộ công cụ của tàu cũng khẳng định sự thiếu sắt trên toàn hành tinh rõ rệt trong đá bề mặt của sao Thủy.

MESSENGER (viết tắt của MErcury Surface, Space ENvironment, GEochemistry, and Ranging – bề mặt sao Thủy, môi trường vũ trụ, địa hóa học và phân loại) là phi thuyền đầu tiên đến sao Thủy kể từ sau khi Mariner 10 của NASA thực hiện 3 chuyến bay qua hành tinh này vào năm 1974 và 1975. MESSENGER, do Phòng thí nghiệm Vật lý ứng dụng của ĐH John Hopkins ở Baltimore điều khiển cho NASA, sẽ thực hiện 2 chuyến bay qua sao Thủy (ngày 6 tháng 10 năm 2008 và ngày 29 tháng 9 năm 2009) trước khi đi vào quỹ đạo quanh hành tinh này vào ngày 18 tháng 3 năm 2011.

Các nhà khoa học do nhà địa chất học hành tinh Jim Head dẫn đầu đã khoanh vùng một khe nứt núi lửa hình hạt đỗ này (ở bên phải và trung tâm), xung quanh là một vòng như vầng sáng và một vòng ngoài mờ nhạt hơn, để giúp khẳng định rằng bề mặt sao Thủy do các hoạt động núi lửa tạo nên ngay từ thời gian đầu trong lịch sử hành tinh. Ảnh do tàu vũ trụ MESSENGER chụp khi nó bay ngang qua sao Thủy vào tháng 1 năm 2008. (Ảnh: NASA/Phòng thí nghiệm vật lý ứng dụng ĐH John Hopkins/Viện Carnegie, Washington)

Sao Thủy và MESSENGER là chủ đề của 11 bài nghiên cứu trong một chuyên mục đặc biệt dành cho chuyến bay tháng 1 trên tờ Science ngày 4 tháng 7 năm 2008.

Mark S. Robinson thuộc ĐH bang Arizona (ASU), tác giả chính trong bài nghiên cứu trên ấn bản nhấn mạnh vào dữ liệu các biến thể hợp chất trong đá bề mặt sao Thủy sử dụng màu đa quang phổ. Robinson, một giảng viên địa chất ở Trường Thám hiểm vũ trụ và trái đất của ASU, thuộc ĐH Khoa học xã hội và nhân văn, cũng là thành viên của nhóm khoa học địa chất của tàu MESSENGER. Bên cạnh Robinson, bài nghiên cứu về đa quang phổ có 12 đồng tác giả đến từ các học viện khác.

“Chúng tôi đã chụp được ảnh nửa sao Thủy chưa được Mariner 10 khám phá. Ảnh toàn cảnh vẫn chưa hoàn tất nhưng chúng tôi sẽ nhận được nửa kia vào ngày 6 tháng 10.”
 
Hồi năm 1974-75, quỹ đạo mà Mariner di chuyển để thực hiện ba lần đi ngang qua sao Thủy gây hạn chế, khiến nó chỉ chụp được gần nửa bề mặt hành tinh này. Điều này khiến cho thông tin về phần còn lại của sao Thủy vẫn để trống, cho đến khi tàu MESSENGER giúp các nhà khoa học lấp đầy dữ liệu vào tháng 1 này.

Vùng đất nham thạch

Robinson cho biết những bức ảnh của MESSENGER cho thấy vai trò rộng khắp của hoạt động núi lửa. Các hố va chạm khá phổ biến nên khi nhìn lướt qua thì sao Thủy khá giống mặt trăng. Phần lớn bề mặt hành tinh này được hình thành thông qua hoạt động núi lửa.

“Ví dụ như, theo dữ liệu màu của chúng tôi thì lòng chảo va chạm Caloris bị phủ đầy chất liệu bằng phẳng mịn màng có vẻ như có nguồn gốc từ núi lửa. So về hình dạng và hình thái thì những mỏ này rất giống với các vùng tối phẳng có dòng bazan trên mặt trăng. Nhưng không như mặt trăng, đất bằng phẳng của sao Thủy có lượng chất sắt thấp, vì vậy chứng tỏ đây là một loại đá khá bất thường.”

Vùng đất bằng Caloris có diện tích ít nhất 1 triệu km vuông, tức khoảng bằng diện tích các bang Arizona, Nevada và California cộng lại. Kích cỡ của vùng đất bằng cho thấy sự tồn tại nguồn lớn chất macma trong lớp vỏ ngoài của sao Thủy.

Ảnh chụp đa quang phổ cũng cho thấy bên cạnh dòng chảy dung nham, Caloris có “điểm đỏ”, cũng có vẻ liên quan đến núi lửa. “Điểm đỏ có phạm vi lan rộng và đôi khi nằm ở trung tâm của phần đất lún không rìa. Hiện tại chúng giống như do sự phun trào nham tầng phát nổ tạo thành.”

Thêm vào đó, có ba đơn vị đá chính nổi bật trên những bức ảnh của MESSENGER.

“Chúng tôi đã lập sơ đồ lại bán cầu mới dùng chế độ phân giải ảnh khoảng 5km/pixel. Cũng trên phần bán cầu do Mariner thám hiểm, chúng tôi thấy được 3 đơn vị chính phân biệt theo màu sắc. Những đơn vị này gồm các vùng đất bằng phẳng mịn có năng suất phản xạ cao, địa hình lồi lõm trung bình và các chất liệu năng suất phản xạ thấp.”

Sắt nằm ở đâu?

Chất liệu có năng suất phản xạ thấp đặc biệt khó hiểu. “Nó là một loại đá quan trọng và phổ biến xuất hiện sâu trong lớp vỏ cũng như ở bề mặt, vậy mà nó có rất ít sắt trong các khoáng chất silicat.”

Điều đó theo ông là điều bất thường. “Bình thường bạn sẽ gặp các loại đá núi lửa năng suất phản xạ thấp có lượng chất khoáng silicat chứa lượng sắt cao. Nhưng ở đây thì không thế.” Một khả năng là sắt thực sự tồn tại nhưng không hiển thị lên máy đo quang phổ của MESSENGER vì nó bị lấp bên trong cấu trúc hóa học của các khoáng chất như ilmenite.

Giải được câu đố này sẽ giúp các nhà khoa học khám phá lịch sử của sao Thủy. “Nếu bạn muốn hiểu được một hành tinh tiến hóa như thế nào, bạn cần phải biết về các khoáng chất trong lớp vỏ và các tầng của nó. Không may là chúng ta không thể khoan vào sao Thủy trong một thời gian dài. Tất cả những gì chúng ta có thể làm là nghiên cứu các loại đá núi lửa thật chi tiết. Chúng sẽ cung cấp hiểu biết về tầng của hành tinh này.”

“Còn bây giờ, có vẻ như sao Thủy được hình thành mà thiếu chất sắt. Nhưng chúng ta sẽ biết nhiều hơn về các hợp chất lượng lớn giúp tìm hiểu lịch sử của nó, khi MESSENGER đi vào quỹ đạo năm 2011. Đó là khi các loại đá bề mặt có thể được nghiên cứu chi tiết hơn, với toàn bộ các công cụ.”
Loading...
TIN CŨ HƠN
Những sự thật thú vị về vũ trụ có thể bạn chưa biết

Những sự thật thú vị về vũ trụ có thể bạn chưa biết

Cho tới nay, thế giới vũ trụ rộng lớn vẫn còn là chứa đựng nhiều điều bí ẩn mà khoa học hiện đại vẫn chưa khám phá hết.

Đăng ngày: 17/04/2025
Tên lửa hoạt động như thế nào trong không gian?

Tên lửa hoạt động như thế nào trong không gian?

Trên thực tế, ở không gian vũ trụ không có không khí, vậy làm thế nào tên lửa có thể đốt cháy động cơ và nhiên liệu thiết yếu cần có trong không gian?

Đăng ngày: 16/04/2025
10 điều kỳ lạ nhất của vũ trụ

10 điều kỳ lạ nhất của vũ trụ

Lỗ đen có kích thước tương đương hạt nhân nguyên tử, thiên hà "ăn thịt", những hạt vật chất có khả năng đâm xuyên qua lớp chì dày hàng chục km chỉ là vài trong số những phát hiện gây sốc nhất về không gian bên ngoài trái đất.

Đăng ngày: 16/04/2025
Sống trên Mặt trăng hay sao Hỏa tốt hơn? Khoa học đã có câu trả lời!

Sống trên Mặt trăng hay sao Hỏa tốt hơn? Khoa học đã có câu trả lời!

Liệu nên sống ở Mặt trăng hay sao Hỏa nếu con người cần di chuyển đến một nơi ở khác ngoài Trái đất?

Đăng ngày: 15/04/2025
Các hành tinh trong Hệ Mặt trời

Các hành tinh trong Hệ Mặt trời

Hệ Mặt trời (hay Thái Dương Hệ) là hệ hành tinh gồm có Mặt Trời ở trung tâm và các vật quay xung quanh.

Đăng ngày: 12/04/2025
11 vụ núi lửa phun trào kinh hoàng nhất trong lịch sử

11 vụ núi lửa phun trào kinh hoàng nhất trong lịch sử

Tambora, Krakatoa,Yellowstone... là những cái tên rất nổi bật trong số 11 đợt núi lửa phun trào dữ dội nhất lịch sử này.

Đăng ngày: 05/04/2025
Những điều bạn chưa biết về thiên thạch

Những điều bạn chưa biết về thiên thạch

Thiên thạch là gì? Một câu hỏi nghe rất quen thuộc, tưởng chừng dễ ấy thế mà nó đã và đang đánh đố không ít người.

Đăng ngày: 03/04/2025
Tiêu điểm
Khoa Học News