Một tiểu hành tinh cổ đại đã từng va chạm và làm 'lật nghiêng' mặt trăng Ganymede của Sao Mộc

Lịch sử hệ mặt trời của chúng ta có thể được ví như một bức tranh đầy biến động khó lường. Tiểu hành tinh Chicxulub khét tiếng, kể đã tàn phá Trái đất và gây thảm họa tuyệt chủng cho loài khủng long cách đây 66 triệu năm, chỉ là một trong vô số những thiên thạch đã tấn công các hành tinh và mặt trăng trong hệ mặt trời của chúng ta trong hàng tỉ năm qua.

Gần đây, các nhà khoa học đã thực hiện một nghiên cứu đã đào sâu hơn vào một vụ va chạm thậm chí còn thảm khốc hơn trong quá khứ xa xôi của hệ mặt trời của chúng ta: Một tiểu hành tinh lớn gấp 20 lần thiên thạch Chicxulub đã gây ra thảm họa trên quy mô hành tinh cách đây bốn tỷ năm, và kẻ chịu thiệt hại không may là Ganymede, mặt trăng lớn nhất của Sao Mộc.

Cụ thể, trong nghiên cứu được công bố hôm 3/9 trên tạp chí Scientific Reports, tác giả Naoyuki Hirata, một nhà thiên văn học đến từ Đại học Kobe Nhật Bản, đã trình bày chi tiết các manh mối địa hình trên Ganymede minh họa hậu quả sâu rộng của vụ va chạm đáng sợ này.

Bề mặt của Ganymede có vô số vết rãnh tròn dường như xuất phát từ một điểm duy nhất. Các nhà thiên văn học từ lâu đã coi đây là bằng chứng cho thấy có thứ gì đó đã va đập vào hành tinh này. "Chúng tôi biết rằng đặc điểm này được tạo ra bởi một vụ va chạm với tiểu hành tinh cách đây khoảng bốn tỷ năm", tiến sĩ Hirata cho biết trong một tuyên bố. "Nhưng hiện chưa thể dám chắc vụ va chạm này lớn đến mức nào và gây ảnh hưởng ra sao đến mặt trăng Ganymede".

Ganymede là vệ tinh tự nhiên lớn nhất của Sao Mộc, và cũng là vệ tinh lớn nhất trong hệ Mặt Trời. Thậm chí nó còn lớn hơn cả Sao Thủy, vốn đã từng được coi là một hành tinh. Ganymede mất 7 ngày để quay một vòng quanh Sao Mộc.

Điều thu hút sự chú ý của tiến sĩ Hirata không phải là kích thước hay độ sâu của hố va chạm, mà là vị trí của nó. “Tâm bia” hướng thẳng ra xa Sao Mộc. Sự sắp xếp kỳ lạ đó chỉ ra khả năng Ganymede đã từng trải qua một sự kiện dịch chuyển trục quay của nó trong quá khứ. Liệu tác động thảm khốc tạo nên những vết sẹo đặc trưng của Ganymede cũng có thể là nguyên nhân đằng sau cấu hình hiện tại của vệ tinh này không?

Để hiểu nguồn gốc của hệ thống rãnh trên bề mặt Ganymede, Hirata đã mô phỏng các vụ va chạm trên máy tính để xem kịch bản nào có thể tạo ra cảnh quan hiện tại của mặt trăng này. Các mô hình của ông phát hiện ra rằng tiểu hành tinh và vật liệu mà nó phóng ra khi va chạm đã đè nặng lên Ganymede tại vị trí của miệng hố, đủ để “lật xoay” toàn bộ hành tinh. Ganymede là một mặt trăng bị khóa thủy triều, có nghĩa là nó luôn hướng cùng một mặt về phía Sao Mộc—và do tác động này, miệng hố bị che khuất vĩnh viễn khỏi tầm nhìn của Sao Mộc.

Mặc dù có vẻ mang tính cách mạng, nhưng đây không phải là trường hợp đầu tiên được biết đến về một tiểu hành tinh lật đổ một thiên thể. Từ những hình ảnh do tàu thăm dò không gian New Horizons của NASA thu thập được, các nhà khoa học suy đoán rằng một vụ va chạm tiểu hành tinh tương tự đã làm thay đổi sự phân bố băng trên Sao Diêm Vương và làm thay đổi hướng của nó trong quá khứ xa xôi.

Bằng cách đảo ngược vị trí của Ganymede, Hirata tính toán rằng vật thể đã va chạm với mặt trăng này rộng 186 dặm, hay gấp khoảng 20 lần kích thước của tiểu hành tinh Chicxulub. Khi va vào Ganymede, nó đã đánh dấu mặt đất bằng một hố có diện tích gần bằng tiểu bang Alaska, sau đó được lấp đầy bằng các mảnh vỡ rơi xuống. Theo Hirata, chỉ một hố có quy mô như thế này mới có thể đủ sức tác động đề làm lật nghiêng Ganymede.

Ganymede là mặt trăng lớn nhất trong hệ mặt trời. Mặc dù vậy, tiểu hành tinh khổng lồ đâm vào nó sẽ làm thay đổi thế giới đó từ trong ra ngoài. Bên cạnh việc định hướng lại mặt trăng, Hirata cho rằng tác động của sự việc này cũng “thổi bay” lớp bề mặt của Ganymede và định hình lạthành phần bên trong của nó. Việc hiểu được tất cả các sự kiện chồng chéo đó trên bề mặt vệ tinh là một thách thức”. “Đây là một nỗ lực tuyệt vời để tua lại đồng hồ thông qua mô phỏng máy tính, tìm kiếm lời giải thích cho sự phân bố các vết sẹo trên khắp bề mặt Ganymede”.