Tìm thấy thiên thạch 4.5 tỷ năm tuổi ở Sahara, một số giả định về Thái Dương Hệ thuở sơ khai phải xem xét lại

 

Vào tháng 5 năm 2020, người ta tìm thấy một số viên đá kì lạ chứa các tinh thể màu xanh lục khác thường ở biển cát Erg Chech, một khu vực có nhiều cồn cát trong Sa mạc Sahara ở miền nam Algeria.

 

Khi kiểm tra kỹ, những viên đá này hóa ra là thiên thạch đến từ bên ngoài vũ trụ: những mảnh vụn hàng tỷ năm tuổi, còn sót lại từ thuở sơ khai của Thái Dương Hệ.

 

Những mảnh thiên thạch có tên là Erg Chech 002, là loại đá núi lửa lâu đời nhất từng được tìm thấy. Chúng có thể có nguồn gốc từ sự kiện tan chảy của một số tiền hành tinh cổ xưa hiện đã không còn tồn tại.

 

Trong nghiên cứu mới được công bố trên tạp chí Nature Communications, các nhà nghiên cứu đã phân tích các đồng vị chì và uranium trong Erg Chech 002, và tính toán được nó có tuổi đời khoảng 4.56556 tỷ năm tuổi, với độ chênh lệch khoảng 120,000 năm. Đây là một trong những độ tuổi chính xác nhất từng được tính toán cho một vật thể từ ngoài không gian. Và kết quả này cũng khiến người ta phải xem xét lại một số giả định phổ biến về Thái Dương Hệ thuở sơ khai.

 

 

Khoảng 4.567 tỷ năm trước, Thái Dương Hệ được cho là hình thành từ một đám mây khổng lồ dày đặc khí và bụi. Trong số nhiều nguyên tố có trong đám mây này có nhôm, cụ thể hơn là 2 đồng vị nhôm.

 

Đầu tiên là đồng vị ổn định, aluminium-27 (Al-27). Thứ hai là aluminium-26 (Al-26), một đồng vị phóng xạ chủ yếu được tạo ra khi các ngôi sao phát nổ, chất này phân hủy theo thời gian thành magnesium-26.

 

Aluminium-26 rất hữu ích cho các khoa học gia trong việc tìm hiểu sự hình thành và phát triển của Thái Dương Hệ. Bởi vì nó phân rã theo thời gian, nên chúng ta có thể sử dụng nó để xác định niên đại của các sự kiện – đặc biệt là trong vòng bốn hoặc năm triệu năm đầu tiên của cuộc đời Thái Dương Hệ.

 

Sự phân rã của aluminium-26 còn quan trọng vì một lý do khác: nó được cho là nguồn nhiệt chính trong Thái Dương Hệ thuở sơ khai. Sự phân rã này ảnh hưởng đến sự tan chảy của những mảnh đá nhỏ ban đầu, về sau chúng kết tụ lại với nhau để tạo thành các hành tinh.

 

 

Tuy nhiên, muốn sử dụng aluminium-26 để hiểu về quá khứ, chúng ta cần biết liệu chúng được trải đều ra xung quanh hay có một số chỗ kết tụ dày đặc hơn so với những chỗ khác.

 

Để làm được như vậy, chúng ta sẽ cần tính toán độ tuổi tuyệt đối của một số loại thiên thạch cổ đại một cách chính xác hơn.

 

Chỉ dựa vào aluminium-26 thì sẽ không làm được điều đó, vì nó phân hủy tương đối nhanh (sau khoảng 705,000 năm, một nửa aluminium-26 sẽ phân hủy thành magie-26). Nó rất hữu ích khi xác định tuổi tương đối của các vật thể khác nhau, nhưng không phải là tuổi tuyệt đối tính theo năm.

 

Nhưng nếu kết hợp dữ liệu aluminium-26 với dữ liệu về uranium và chì, chúng ta sẽ có kết quả tiến bộ hơn.

 

Có hai đồng vị quan trọng của uranium (uranium-235 và uranium-238), chúng phân rã thành các đồng vị khác nhau của chì (tương ứng là lead-207 và lead-206).

 

Các đồng vị uranium có chu kỳ bán rã dài hơn nhiều (uranium-235 là 710 triệu năm và uranium-238 là 4.47 tỷ năm), chúng ta có thể sử dụng chúng để trực tiếp tính xem một sự kiện đã xảy ra cách đây bao lâu.

 

 

Erg Chech 002 hiện được gọi là “ungrouped achondrite.”

 

Achondrites là loại đá được hình thành từ các vi thể hành tinh tan chảy, các khối rắn trong đám mây khí và mảnh vụn hình thành nên Thái Dương Hệ. Người ta đã xác định được nguồn gốc của nhiều loại achondrit tìm thấy trên Trái đất.

 

Hầu hết chúng thuộc nhóm Howardite-Eucrite-Diogenite, được cho là có nguồn gốc từ Vesta 4, một trong những tiểu hành tinh lớn nhất trong Thái Dương Hệ. Một nhóm achondrites khác được gọi là angrite, chưa xác định được hành tinh nguồn.

 

Cũng có những achondrites khác, bao gồm Erg Chech 002, được phân loại là “ungrouped”: chưa tìm ra hành tinh nguồn lẫn các mối quan hệ của chúng.

 

Trong nghiên cứu về Erg Chech 002, các khoa học gia nhận thấy nó chứa rất nhiều lead-206 và lead-207, cũng như một lượng tương đối lớn uranium-238 và uranium-235 chưa phân rã.

 

Đo lường tỷ lệ của tất cả các đồng vị chì và uranium, họ ước tính được tuổi của thiên thạch với độ chính xác chưa từng có. Đồng thời, họ cũng so sánh độ tuổi tính toán được với dữ liệu aluminium-26 được công bố trước đây về Erg Chech 002, cũng như dữ liệu về nhiều loại achondrites khác.

 

Khi so sánh với một nhóm achondrites gọi là volcanic angrites, các khoa học gia phát hiện ra rằng vật thể mẹ (vật thể ban đầu) của Erg Chech 002 phải được hình thành từ vật liệu chứa lượng aluminium-26 gấp ba hoặc bốn lần so với nguồn gốc của vật thể mẹ angrit. Điều này cho thấy aluminium-26 đã được phân bố không đồng đều trong đám mây bụi và khí hình thành nên Thái Dương Hệ.

 

Cung Đô biên dịch

Nguồn: “Sahara space rock 4.5 billion years old upends assumptions about the early Solar System” của Evgenii Krestianinov, được đăng trên trang TheConversation.com.