Gửi bình luận
Vành đai của Sao Thổ là một trong những đặc điểm nổi tiếng và ngoạn mục nhất trong Hệ Mặt Trời. Trái Đất có thể từng có thứ tương tự như vậy.
Trong một bài báo được công bố trên tạp chí Earth & Planetary Science Letters, tôi và đồng nghiệp đã đưa ra bằng chứng rằng Trái Đất có thể đã từng có một vành đai.
Sự tồn tại của một vành đai như vậy, hình thành cách đây khoảng 466 triệu năm và tồn tại trong vài chục triệu năm, có thể giải thích cho một số bí ẩn trong quá khứ của hành tinh chúng ta.
Khoảng 466 triệu năm trước, nhiều thiên thạch bắt đầu va vào Trái Đất. Chúng ta biết điều này vì nhiều hố va chạm đã hình thành trong một khoảng thời gian ngắn theo thang địa chất.
Cùng thời gian đó, chúng tôi cũng tìm thấy các lớp đá vôi ở khắp châu Âu, Nga và Trung Quốc chứa lượng lớn mảnh vụn từ một loại thiên thạch nhất định. Mảnh vụn thiên thạch trong các lớp đá trầm tích này cho thấy chúng đã tiếp xúc với bức xạ không gian trong thời gian ngắn hơn nhiều so với những thiên thạch rơi xuống ngày nay.
Nhiều trận sóng thần cũng xảy ra trong thời gian này, điều này được chứng minh qua các lớp đá trầm tích bị xáo trộn bất thường khác.
Chúng tôi cho rằng rằng tất cả các đặc điểm này có liên quan với nhau. Nhưng điều gì đã liên kết chúng lại?
Chúng tôi biết có 21 hố thiên thạch hình thành trong giai đoạn va chạm cao này. Chúng tôi muốn xem liệu có dạng thức cụ thể liên quan tới vị trí của chúng hay không.
Sử dụng các mô hình về cách mà các mảng kiến tạo của Trái Đất di chuyển trong quá khứ, chúng tôi đã vẽ bản đồ vị trí các hố va chạm này khi chúng hình thành ban đầu. Chúng tôi phát hiện ra tất cả các hố va chạm đều nằm trên các lục địa gần xích đạo trong giai đoạn này, và không có hố nào nằm ở những nơi gần cực hơn.
Vậy tất cả các va chạm đều xảy ra gần xích đạo. Nhưng liệu đây có thực sự là mẫu đại diện cho các va chạm đã xảy ra?
Chúng tôi đã đo xem có bao nhiêu phần bề mặt đất của Trái Đất có thể bảo tồn một hố va chạm nằm gần xích đạo vào thời điểm đó. Kết quả là chỉ có khoảng 30% diện tích mặt đất thích hợp cho việc này nằm ở gần xích đạo, trong khi 70% ở các vĩ độ cao hơn.
Trong điều kiện bình thường, các thiên thạch có thể va vào Trái Đất ở bất kỳ vĩ độ nào, một cách hoàn toàn ngẫu nhiên, như chúng ta thấy ở các hố va chạm trên Mặt Trăng, Sao Hỏa và Sao Thủy.
Vì vậy, cực kỳ khó có khả năng tất cả 21 hố va chạm từ giai đoạn này đều hình thành gần xích đạo nếu chúng không liên quan tới nhau. Chúng tôi trông đợi thấy nhiều hố va chạm khác ở các vĩ độ cao hơn.
Chúng tôi nghĩ rằng lời giải thích hợp lý nhất cho tất cả các bằng chứng này là một tiểu hành tinh lớn đã vỡ ra trong một lần tiếp cận gần với Trái Đất. Trong vài chục triệu năm, mảnh vụn của tiểu hành tinh đã rơi xuống Trái Đất, tạo thành hố va chạm, trầm tích và sóng thần mà chúng tôi đã mô tả ở trên.
Sao Thổ và hệ vành đai của nó chụp bởi tàu không gian Cassini của NASA.
Bạn có thể biết rằng Sao Thổ không phải là hành tinh duy nhất có vành hành tinh. Sao Mộc, Sao Thiên Vương và Sao Hải Vương cũng có các vành đai ít rõ nét hơn. Một số nhà khoa học thậm chí đã gợi ý rằng Phobos và Deimos, hai vệ tinh nhỏ của Sao Hỏa, có thể là tàn tích của một vành đai cổ đại.
Vậy nên chúng tôi biết khá nhiều về cách các vành hình thành.
Khi một vật thể nhỏ (như một tiểu hành tinh) đi gần một vật thể lớn (như một hành tinh), nó bị kéo dãn bởi lực hấp dẫn. Nếu nó tiến đủ gần (trong khoảng cách gọi là giới hạn Roche), vật thể nhỏ sẽ vỡ ra thành nhiều mảnh nhỏ và một số ít mảnh lớn hơn.
Tất cả các mảnh vỡ đó sẽ dao động quanh khu vực đó và dần dần phát triển thành một vành đai gồm những mảnh vụn quay quanh xích đạo của vật thể lớn hơn. Theo thời gian, vật liệu trong vành đai sẽ rơi xuống vật thể lớn hơn, nơi các mảnh lớn hơn sẽ tạo ra các hố va chạm. Những hố này sẽ nằm gần xích đạo.
Như vậy, nếu Trái Đất đã phá hủy và bắt giữ một tiểu hành tinh đi ngang qua cách đây khoảng 466 triệu năm, điều này có thể giải thích vị trí bất thường của các hố va chạm, mảnh vụn thiên thạch trong các lớp đá trầm tích, các hố va chạm và sóng thần, và thời gian tiếp xúc ngắn của thiên thạch với bức xạ không gian.
Khi đó, các lục địa ở các vị trí khác nhau do sự trôi dạt lục địa. Phần lớn Bắc Mỹ, châu Âu và Úc gần xích đạo, trong khi châu Phi và Nam Mỹ ở vĩ độ nam cao hơn.
Vành đai sẽ nằm xung quanh xích đạo. Và do trục của Trái Đất nghiêng so với quỹ đạo của nó quanh Mặt Trời, vành đai sẽ phủ bóng lên một phần bề mặt Trái Đất.
Bóng râm này có thể đã gây ra hiện tượng làm mát toàn cầu, vì ít ánh sáng Mặt Trời chiếu tới bề mặt Trái Đất hơn.
Điều này dẫn đến một bí ẩn thú vị khác. Khoảng 465 triệu năm trước, hành tinh của chúng ta bắt đầu lạnh đi đáng kể. Đến khoảng 445 triệu năm trước, Trái Đất đã ở trong Kỷ băng hà Hirnantian, giai đoạn lạnh nhất trong 500 triệu năm qua.
Liệu vành đai phủ bóng lên Trái Đất có phải nguyên nhân của sự lạnh đi mạnh mẽ này? Bước tiếp theo trong nghiên cứu của chúng tôi là xây dựng các mô hình toán học về cách mà các tiểu hành tinh vỡ ra và phân tán, và cách mà vành đai hình thành theo thời gian. Điều này sẽ đặt nền tảng cho các mô hình khí hậu để nắm rõ về mức độ làm lạnh mà vành đai có thể gây ra.
Andrew Tomkins
VACA dịch từ The Conversation
