Hệ mặt trời được hình thành trong bao lâu? Các nhà khoa học đã có câu trả lời

Cách đây rất lâu - khoảng 4,5 tỷ năm - mặt trời và hệ mặt trời của chúng ta bắt đầu hình thành. Tuy nhiên quá trình này diễn ra và hoàn tất trong khoảng thời gian tương đối ngắn, chỉ 200.000 năm. Đó là kết luận của một nhóm các nhà khoa học thuộc Phòng thí nghiệm Quốc gia Lawrence Livermore (LLNL), Hoa Kỳ sau khi phân tích kỹ các đồng vị của nguyên tố molypden được tìm thấy trên một mảnh thiên thạch đã rơi vào Trái đất.

Về lý thuyết, vật chất tạo nên mặt trời và phần còn lại của hệ mặt trời đến từ sự sụp đổ của một đám mây khí và bụi lớn xảy ra khoảng 4,5 tỷ năm trước. Bằng cách quan sát các hệ sao khác hình thành tương tự như của hệ mặt trời chúng ta, các nhà thiên văn ước tính rằng có thể mất khoảng 1-2 triệu năm để đám mây bụi khí này sụp đổ cũng như một ngôi sao “bốc cháy” hoàn toàn để chuyển sang quá trình hình thành hệ mặt trời. Đây là nghiên cứu đầu tiên có thể cung cấp các con số tương đối cụ thể về sự kiến tạo hệ mặt trời của chính chúng ta.

"Trước đây, khung thời gian hình thành của hệ mặt trời không thực sự được biết đến bởi sự thiếu vắng những “nguyên liệu” cần thiết để tiến hành nghiên cứu. Các phân tích của chúng tôi trên một mảnh thiên thạch cho thấy quá trình hình thành của hệ mặt trời đã diễn ra rất nhanh, chỉ trong vòng chưa đầy 200.000 năm. Nếu chia tỷ lệ này theo tuổi thọ của con người, thời gian “thai nghén” của hệ mặt trời chỉ kéo dài khoảng 12 giờ thay vì 9 tháng - nhanh đến khó tin”, nhà hóa học vũ trụ Greg Brennecka, thành viên nhóm nghiên cứu, cho biết.

Các chất rắn có niên đại lâu đời nhất trong hệ mặt trời là những thể vùi giàu canxi-nhôm (CAIs). Chúng được ví như một kho dữ liệu chứa đựng hồ sơ về sự hình thành hệ mặt trời. Những vật thể có kích thước từ micromet đến centimet ẩn chứa trong thiên thạch này hình thành ở môi trường nhiệt độ cao (hơn 1.300 độ K), có thể là gần mặt trời khi nó mới hình thành. Sau đó, được vận chuyển ra bên ngoài đến khu vực hình thành các thiên thạch chondrit chứa cacbon, nơi chúng được tìm thấy ngày nay. Phần lớn các CAI hình thành cách đây 4,567 tỷ năm, và quá trình này hoàn tất trong khoảng thời gian khoảng 40.000 đến 200.000 năm.

Các nhà khoa học đã tiến hành đo thành phần đồng vị molypden (Mo) và nguyên tố vi lượng của nhiều loại CAI được lấy từ các thiên thạch chondrite cacbon, bao gồm Allende, loại chondrite cacbon lớn nhất được tìm thấy trên Trái đất. Kết quả cho thấy các thành phần đồng vị Mo riêng biệt của CAI bao phủ toàn bộ phạm vi vật chất hình thành trong đĩa tiền hành tinh (đĩa chứa khí đặc quay xung quanh một ngôi sao trẻ mới hình thành), thay vì chỉ một lát nhỏ. Do đó, có thể kết luận những thể vùi này phải hình thành trong khoảng thời gian các đám mây bụi sụp đổ.

Ngoài ra, vì khoảng thời gian quan sát được của quá trình bồi tụ sao (1-2 triệu năm) lâu hơn nhiều so với thời gian hình thành CAI, nên nhóm nghiên cứu có thể xác định chính xác giai đoạn thiên văn nào trong quá trình hình thành hệ mặt trời được ghi lại bằng cách hình thành CAI, và cuối cùng, làm thế nào vật chất tạo nên hệ mặt trời được bồi tụ một cách nhanh chóng.