Rạng sáng ngày 15/2/2013, người dân tỉnh Chelyabinsk miền tây nước Nga bị đánh thức bởi tiếng nổ đinh tai, kèm với đó là hình ảnh khủng khiếp của một quả cầu lửa khổng lồ cách mặt đất 20.000 mét.
Giây phút sau vụ nổ có sức mạnh tương đương 440.000 tấn thuốc nổ TNT đó, và tạo ra một làn sóng xung kích thổi bay các cửa sổ của các tòa nhà trong bán kính 518 km vuông. Vụ nổ khiến 3.000 ngôi nhà bị hư hại, hơn 1.600 người bị thương (hầu hết do kính vỡ va vào), ít nhất 6 thành phố lân cận bị ảnh hưởng, gây tổng thiệt hại 30 triệu USD, NASA thông tin.
Sau khi thảm họa trên không kết thúc, người ta mới hiểu Chelyabinsk đã trải qua một vụ nổ thiên thạch khổng lồ. NASA ước tính, thiên thạch này tuy có đường kính 17m, nhưng nặng gần 10.000 tấn, lao vào bầu khí quyển Trái Đất với tốc độ gấp 44 lần vận tốc âm thanh!
Ảnh chụp sự kiện thiên thạch Chelyabinsk lao xuống Trái Đất. Ảnh: Alex Alishevskikh
Kể từ sau khi Sự kiện Tunguska xảy ra năm 1908 tại vùng tự trị Evenk, Siberi (thuộc Nga hiện nay), vụ nổ của thiên thạch Chelyabinsk được xem là vật thể lớn nhất từng va chạm vào Trái Đất trong vòng hơn 100 năm qua của Nga.
9 năm kể từ khi xảy ra vụ nổ thiên thạch Chelyabinsk kinh hoàng trên bầu trời nước Nga, các nhà khoa học đã phát hiện mối liên hệ bất ngờ giữa vụ nổ thiên thạch này với sự va chạm khổng lồ hình thành nên Mặt Trăng.
Nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí Communications Earth & Environment.
CỤ THỂ RA SAO?
Nhà địa chất học Craig Walton thuộc Đại học Cambridge ở Anh cùng các đồng nghiệp là tác giả của công trình này.
Phát hiện này có được nhờ vào một phương pháp mới nhằm xác định niên đại va chạm giữa các thiên thạch trong không gian, cụ thể là dựa trên phân tích vi mô của các khoáng chất bên trong thiên thạch.
Các nhà khoa học cho biết, các tiểu hành tinh và thiên thạch thường được coi là 'viên nang thời gian' của quá trình hình thành Hệ Mặt trời, khoảng 4,5 tỷ năm trước. Đó là bởi vì, khi Hệ Mặt trời hình thành từ một đĩa bụi và khí quay xung quanh Mặt trời sơ sinh, các hành tinh đã hình thành thông qua các vụ va chạm lặp đi lặp lại của các thiên thạch nhỏ hơn.
Ở đây trên Trái Đất, cũng như trên các hành tinh khác, lịch sử đó cực kỳ khó theo dõi, vì các quá trình địa chất và thời tiết đã phủ mờ. Ngay cả những tác động bề mặt lớn cũng có thể bị che giấu.
Mặt khác, các tiểu hành tinh có tính chất trơ, và có thể lơ lửng trong khoảng không không gian ít nhiều không thay đổi, cho đến khi chúng bị hút vào lực hấp dẫn của Trái đất và rơi xuống hành tinh dưới dạng một thiên thạch.
Chúng ta có một số phương tiện xác định niên đại của các vụ va chạm cổ đại trong các khoáng chất được tìm thấy trong các thiên thạch. Một trong số đó là thông qua xác định niên đại uranium-chì trong tinh thể zircon. Khi trong quá trình hình thành, zircon kết hợp với uranium, nhưng rất khó loại bỏ chì. Do đó, bất kỳ chì nào được tìm thấy trong zircon đều phải là sản phẩm của sự phân rã phóng xạ của uranium. Chúng ta biết uranium mất bao lâu để phân rã, do đó chúng ta có thể suy ra tuổi của zircon từ thành phần chì.
Ngoài ra, một tác động thậm chí có thể 'thiết lập lại' một phần hoặc toàn bộ tuổi của khoáng chất đồng vị phóng xạ. Với công cụ này trong tay, các nhà khoa học trước đây đã phát hiện ra rằng thiên thạch Chelyabinsk đã trải qua hai sự kiện va chạm, một vào khoảng 4,5 tỷ năm trước và một vào khoảng 50 triệu năm trước.
Nhà địa chất học Craig Walton và các đồng nghiệp của ông muốn chứng thực những niên đại này bằng cách nghiên cứu cách các khoáng chất phophat trong thiên thạch bị vỡ ra do các tác động liên tiếp.
Tinh thể phophat (phốt phát) trong thiên thạch Chelyabinsk. Ảnh: Craig Walton
"Phophat trong hầu hết các thiên thạch nguyên thủy là mục tiêu tuyệt vời để xác định niên đại của các sự kiện chấn động mà các thiên thạch trải qua trên cơ thể 'mẹ' của chúng" - nhà địa vật lý Sen Hu thuộc Học viện Khoa học Trung Quốc cho biết.
Lấy niên đại chì uranium mới để làm điểm so sánh, các nhà khoa học đã nghiên cứu các chi tiết cực nhỏ về cách các khoáng chất phophat bị vỡ ra và ảnh hưởng của sự gia nhiệt do va chạm lên cấu trúc tinh thể.
PHÁT HIỆN KINH NGẠC
Họ phát hiện ra rằng vụ va chạm trước đó của thiên thạch Chelyabinsk, xảy ra cách đây 4,5 tỷ năm, làm vỡ các khoáng chất photphat thành những mảnh nhỏ và chịu nhiệt độ cao. Tác động sau đó dường như ít hơn, với áp suất và nhiệt độ thấp hơn. Kết quả của nhóm nghiên cứu cho thấy tác động này xảy ra cách đây chưa đầy 50 triệu năm.
Họ tin rằng, có khả năng là cú va chạm đã làm vỡ thiên thạch ra khỏi cơ thể mẹ lớn hơn của nó, và đưa nó vào một hành trình va chạm với Trái Đất.
Những phát hiện về vụ va chạm trước đó hỗ trợ bằng chứng cho thấy rằng đã có nhiều vụ va chạm năng lượng cao trong không gian từ 4,48 đến 4,44 tỷ năm trước. Khung thời gian này rất quan trọng vì nó có thể trùng với 2 giai đoạn hình thành chính riêng biệt trong lịch sử Hệ Mặt trời: Sự di cư của các hành tinh khổng lồ, hoặc vụ va chạm cổ đại mà các nhà khoa học tin rằng đã phá vỡ một phần Trái đất nhỏ để hình thành Mặt trăng.
Craig Walton nói: "Thực tế là tất cả các tiểu hành tinh này đều ghi nhận sự tan chảy dữ dội vào thời điểm này có thể cho thấy sự tái tổ chức của Hệ Mặt trời, do sự hình thành Trái Đất-Mặt trăng hoặc có lẽ là chuyển động quỹ đạo của các hành tinh khổng lồ.
Sự di cư của các hành tinh liên quan đến việc các hành tinh khổng lồ (Sao Mộc, Sao Thổ, Sao Hải Vương và Sao Thiên Vương) hình thành xa Mặt Trời hơn so với vị trí hiện tại của chúng và di chuyển gần hơn theo thời gian. Chuyển động này sẽ gây ra nhiều nhiễu loạn trọng trường trong Hệ Mặt trời trước đó, dẫn đến một số lượng lớn các vụ va chạm giữa các thiên thạch/tiểu hành tinh.
Trong kịch bản hình thành Mặt trăng, một thiên thể có kích thước giống sao Hỏa được cho là đã đâm vào Trái đất khoảng 4,5 tỷ năm trước, phóng một loạt vật chất vào không gian, chúng kết hợp lại để tạo thành Mặt trăng.
Nhóm nghiên cứu cho biết, bước tiếp theo trong nghiên cứu là xem xét lại thời gian hình thành của Mặt trăng, điều này sẽ làm sáng tỏ hơn về bí ẩn hấp dẫn này.
Mặc dù cần phải nghiên cứu kỹ thêm, nhưng kỹ thuật này có thể cung cấp cho các nhà khoa học phương thức để tìm hiểu lịch sử sơ khai đầy dữ dội của Hệ Mặt trời và cách nó tiến hóa thành hình dạng hiện tại.
"Tuổi va chạm của thiên thạch thường gây tranh cãi. Công việc của chúng tôi cho thấy rằng chúng tôi cần phải rút ra nhiều dòng bằng chứng để chắc chắn hơn về lịch sử tác động - quá trình này gần giống như điều tra một hiện trường tội phạm cổ đại" - nhà địa chất học Craig Walton thuộc Đại học Cambridge ở Anh cho biết.
Bài viết sử dụng nguồn: Sciencealert, NASA