Một lượng lớn đá và các vật chất khác đang bay xung quanh Hệ Mặt trời của chúng ta dưới dạng các tiểu hành tinh và sao chổi. Nếu một trong số chúng tiến về phía chúng ta, liệu chúng ta có thể ngăn chặn thành công vụ va chạm giữa một tiểu hành tinh và Trái đất không?

Vâng, có thể. Nhưng dường như có một loại tiểu hành tinh đặc biệt khó bị phá hủy.

Các tiểu hành tinh là những mảnh vụn đá trong không gian, tàn dư của một quá khứ dữ dội hơn trong Hệ Mặt trời của chúng ta. Nghiên cứu chúng có thể tiết lộ các tính chất vật lý của chúng, manh mối về lịch sử cổ đại của Hệ Mặt trời và các mối đe dọa mà những tảng đá không gian này có thể gây ra khi va chạm với Trái đất.

Trong nghiên cứu mới của nhóm các nhà khoa học đến từ Đại học Curtin, Úc, được công bố hôm nay trên Kỷ yếu của Viện Hàn lâm Khoa học Quốc gia, họ đã phát hiện ra rằng các tiểu hành tinh đống đổ nát (rubble pile asteroids) là một loại tiểu hành tinh có khả năng chống chịu cực cao và khó bị phá hủy khi va chạm.

Hai loại tiểu hành tinh chính

Chủ yếu tập trung ở vành đai tiểu hành tinh, tiểu hành tinh có thể được phân thành hai loại chính.

Đá nguyên khối – được làm từ một khối đá rắn chắc – là những gì mọi người thường nghĩ đến khi nghĩ về các tiểu hành tinh. Các tiểu hành tinh dạng nguyên khối có đường kính khoảng một km từng được dự đoán có tuổi thọ chỉ vài trăm triệu năm trong vành đai tiểu hành tinh. Điều này thực chất không lâu so với tuổi của Hệ Mặt trời của chúng ta.

Loại còn lại là các tiểu hành tinh đống đổ nát. Chúng hoàn toàn được tạo thành từ rất nhiều mảnh vỡ bị đẩy ra trong quá trình phá hủy hoàn toàn hoặc một phần các tiểu hành tinh nguyên khối đã tồn tại từ trước.

Tuy nhiên, chúng ta không thực sự biết độ bền và qua đó biết được tuổi thọ tiềm năng của các tiểu hành tinh đống đổ nát.

Đống đổ nát lén lút và dày đặc

Vào tháng 9 năm 2022, sứ mệnh Thử nghiệm chuyển hướng tiểu hành tinh kép (DART – Double Asteroid Redirection Test) của NASA đã tác động thành công đến tiểu hành tinh Dimorphos. Mục tiêu của nhiệm vụ này là kiểm tra xem liệu chúng ta có thể làm chệch hướng một tiểu hành tinh hay không bằng cách va chạm với nó bằng một con tàu vũ trụ nhỏ, và đó là một thành công vang dội.

Giống như các sứ mệnh khám phá các tiểu hành tinh khác gần đây của Cơ quan Thám hiểm Vũ trụ Nhật Bản (JAXA) để thăm các tiểu hành tinh Itokawa và Ryugu, và của NASA tới tiểu hành tinh Bennu, các hình ảnh cận cảnh đã cho thấy Dimorphos là một tiểu hành tinh đống đổ nát.

Những nhiệm vụ đó cho chúng ta thấy rằng các tiểu hành tinh đống đổ nát có mật độ thấp vì chúng xốp. Ngoài ra, chúng rất phong phú. Trên thực tế, chúng rất nhiều và vì chúng là những mảnh vụn của các tiểu hành tinh nguyên khối nên chúng tương đối nhỏ và do đó khó có thể phát hiện ra từ Trái đất.

Do đó, những tiểu hành tinh như vậy là mối đe dọa lớn đối với Trái đất và chúng ta thực sự cần hiểu rõ hơn về chúng.

Học từ bụi tiểu hành tinh

Năm 2010, tàu vũ trụ Hayabusa do JAXA thiết kế đã quay trở lại từ tiểu hành tinh hình hạt đậu dài 535 mét Itokawa. Tàu thăm dò mang theo hơn một nghìn hạt đá, mỗi hạt nhỏ hơn một hạt cát. Đó là những mẫu đầu tiên được mang về từ một tiểu hành tinh!

Hóa ra, những bức ảnh do tàu vũ trụ Hayabusa chụp khi nó vẫn đang quay quanh Itokawa đã lần đầu tiên chứng minh sự tồn tại của các tiểu hành tinh đống đổ nát.

Kết quả ban đầu của nhóm nghiên cứu tại JAXA, những người đã phân tích các mẫu được trả về cho thấy Itokawa hình thành sau sự phá hủy hoàn toàn của một tiểu hành tinh mẹ có đường kính ít nhất 20 km.

Trong nghiên cứu mới của mình, nhóm nghiên cứu thuộc Đại học Curtin đã phân tích một số hạt bụi quay trở lại từ tiểu hành tinh Itokawa bằng hai kỹ thuật: kỹ thuật thứ nhất bắn một chùm electron vào hạt và phát hiện các electron bị tán xạ trở lại. Nó cho chúng ta biết liệu một tảng đá có bị chấn động bởi bất kỳ tác động nào của thiên thạch hay không.

Phương pháp thứ hai được gọi là xác định niên đại argon-argon và sử dụng chùm tia laze để đo mức độ phân rã phóng xạ xảy ra trong một tinh thể. Nó cho chúng ta tuổi tác động của một thiên thạch như vậy.

Đệm không gian khổng lồ tồn tại mãi mãi

Kết quả từ nhóm nghiên cứu Đại học Curtin cho thấy rằng tác động khổng lồ đã phá hủy tiểu hành tinh mẹ của Itokawa và hình thành Itokawa đã xảy ra hơn 4.2 tỷ năm trước, gần bằng tuổi của Hệ Mặt trời.

Kết quả đó hoàn toàn nằm ngoài dự kiến. Điều đó cũng có nghĩa là Itokawa đã tồn tại lâu hơn gần một bậc so với các đối tác nguyên khối của nó.

Thời gian tồn tại dài đáng kinh ngạc như vậy đối với một tiểu hành tinh được quy cho bản chất giảm xóc của nó. Do là một đống đổ nát, Itokawa có khoảng 40% xốp. Nói cách khác, gần một nửa trong số đó được tạo thành từ khoảng trống, vì vậy những va chạm liên tục sẽ chỉ phá vỡ các khoảng trống giữa các tảng đá, thay vì tự phá vỡ các tảng đá.

Vì vậy, Itokawa giống như một tấm đệm không gian khổng lồ.

Kết quả này cho thấy các tiểu hành tinh đống đổ nát có nhiều trong vành đai tiểu hành tinh hơn chúng ta từng nghĩ. Một khi chúng hình thành, chúng dường như rất khó bị phá hủy.

Thông tin này rất quan trọng để ngăn chặn bất kỳ vụ va chạm tiểu hành tinh tiềm năng nào với Trái đất. Mặc dù sứ mệnh DART đã thành công trong việc di chuyển quỹ đạo của tiểu hành tinh mà nó nhắm mục tiêu, nhưng việc truyền động năng giữa một tàu vũ trụ nhỏ và một tiểu hành tinh đống đổ nát là rất nhỏ. Điều này có nghĩa là chúng có khả năng chống lại sự sụp đổ một cách tự nhiên nếu bị tác động.

Do đó, nếu có một mối đe dọa sắp xảy ra và không lường trước được đối với Trái đất dưới dạng một tiểu hành tinh sắp tới, chúng ta cần có một cách tiếp cận tích cực hơn. Ví dụ, chúng ta có thể cần sử dụng sóng xung kích của một vụ nổ hạt nhân trong không gian, vì những vụ nổ lớn sẽ có thể truyền nhiều động năng hơn tới một tiểu hành tinh đống đổ nát có đệm tự nhiên, và do đó đẩy nó ra xa.

Vậy chúng ta có thực sự nên thử nghiệm phương pháp sóng xung kích hạt nhân không? Đó là một câu hỏi hoàn toàn khác.

Nguồn: The Conversation.