Các sao chổi trong Hệ Mặt trời có hơi kim loại nặng. Phát hiện tương tự cũng được tìm thấy ở sao chổi ngoài Hệ Mặt trời.
| Phát hiện kim loại nặng sắt (Fe) và niken (Ni) trong bầu khí quyển mờ của một sao chổi. Ảnh: ESO |
"Hóa thạch" quý cho các nhà thiên văn học
Nghiên cứu mới do nhóm khoa học Bỉ sử dụng dữ liệu từ Kính Thiên văn Rất lớn (VLT) của Đài quan sát phía nam Châu Âu (ESO) chỉ ra rằng, sắt và niken tồn tại trong bầu khí quyển của các sao chổi trong khắp Hệ Mặt trời, ngay cả khi chúng ở xa so với Mặt trời.
Một nghiên cứu riêng của nhóm nghiên cứu Ba Lan sử dụng dữ liệu của ESO cũng cho biết, hơi niken cũng tồn tại ở sao chổi liên sao băng giá 2I/Borisov.
Đây là lần đầu tiên các kim loại nặng, thường gắn với những môi trường nóng, được tìm thấy trong khí quyển lạnh của các sao chổi ở xa xôi.
“Đây là một bất ngờ lớn khi phát hiện ra các nguyên tử sắt và niken trong bầu khí quyển của tất cả sao chổi mà chúng ta đã quan sát được trong hai thập kỷ qua, khoảng 20 trong số chúng và thậm chí cả ở những sao chổi xa Mặt trời trong môi trường không gian lạnh" - nhà nghiên cứu Jean Manfroid, Đại học Liège, Bỉ, trưởng nhóm nghiên cứu mới về sao chổi Hệ Mặt trời, công bố ngày 19.5 trên tạp chí Nature.
Các nhà thiên văn học đã biết kim loại nặng tồn tại trong bụi và đá của các sao chổi. Tuy nhiên, do kim loại rắn thường không thăng hoa (chuyển thành thể khí) ở nhiệt độ thấp, nên họ không trông đợi sẽ phát hiện chúng ở các sao chổi cách Mặt trời hơn 480 triệu km, gấp hơn ba lần khoảng cách giữa Trái đất và Mặt trời.
Nhóm nghiên cứu Bỉ phát hiện sắt và niken trong bầu khí quyển của các sao chổi với lượng xấp xỉ bằng nhau. Vật chất trong Hệ Mặt trời, như các vật chất được tìm thấy ở Mặt trời và các thiên thạch, thường chứa nhiều sắt hơn niken khoảng 10 lần. Do đó, kết quả nghiên cứu mới được đánh giá có ý nghĩa với hiểu biết của các nhà thiên văn học về Hệ Mặt trời sơ khai dù nhóm nghiên cứu vẫn đang giải mã ý nghĩa cụ thể của chúng.
"Các sao chổi hình thành cách đây khoảng 4,6 tỉ năm, trong Hệ Mặt trời rất trẻ và không thay đổi kể từ thời điểm đó. Trong trường hợp này, với các nhà thiên văn, chúng giống như hóa thạch" - đồng tác giả nghiên cứu Emmanuel Jehin, Đại học Liège, chia sẻ.
Trước đó, trong quá trình nghiên cứu các vật thể "hóa thạch" này bằng Kính Thiên văn Rất lớn trong gần 20 năm, nhóm nghiên cứu Bỉ đã không phát hiện sự tồn tại của sắt và niken trong bầu khí quyển của chúng.
Nhóm nghiên cứu đã sử dụng dữ liệu từ thiết bị UVES trên Kính Thiên văn Rất lớn, sử dụng kỹ thuật quang phổ học để phân tích bầu khí quyển của các sao chổi ở các khoảng cách khác nhau từ Mặt trời. Kỹ thuật này giúp các nhà thiên văn học phát hiện cấu tạo hóa học của các vật thể vũ trụ: Mỗi nguyên tố hóa học để lại một dấu hiệu độc nhất vô nhị - một tập hợp các vạch - trong quang phổ của ánh sáng từ các vật thể.
Nhóm nghiên cứu của Bỉ đã phát hiện ra các vạch quang phổ yếu, không xác định trong dữ liệu UVES và khi kiểm tra kỹ hơn, các nhà khoa học nhận thấy các tín hiệu đó báo hiệu sự hiện diện của các nguyên tử trung hòa của sắt và niken. Một lý do các nguyên tố nặng khó xác định là chúng tồn tại với lượng rất nhỏ: Nhóm nghiên cứu ước tính, cứ 100kg nước trong bầu khí quyển của sao chổi chỉ có 1g sắt và cùng một lượng niken tương tự.
Nhóm nghiên cứu Bỉ hy vọng nghiên cứu của họ sẽ mở đường cho các nghiên cứu trong tương lai. "Hiện chúng tôi sẽ tìm kiếm những vạch đó trong dữ liệu lưu trữ của các kính thiên văn khác. Chúng tôi nghĩ rằng việc này cũng sẽ kích hoạt công việc mới về chủ đề này" - nhà nghiên cứu Emmanuel Jehin nói.
Kim loại nặng liên sao
Một nghiên cứu đáng chú ý khác cũng được công bố ngày 19.5 trên tạp chí Nature cho thấy, kim loại nặng cũng có trong bầu khí quyển của sao chổi liên sao 2I/Borisov.
Một nhóm ở Ba Lan đã quan sát vật thể này, sao chổi ngoại lai đầu tiên vào Hệ Mặt trời, bằng máy quang phổ X-shooter trên Kính Thiên văn Rất lớn khi sao chổi bay qua khoảng một năm rưỡi trước đây. Các nhà khoa học phát hiện ra rằng, bầu khí quyển lạnh giá của 2I/Borisov chứa niken ở dạng khí.
| Phát hiện niken (Ni) trong bầu khí quyển sao chổi liên sao 2I/Borisov. Ảnh: ESO |
“Lúc đầu, chúng tôi rất khó tin rằng niken nguyên tử thực sự có thể có mặt ở 2I/Borisov ở xa Mặt trời. Cần vô số thử nghiệm và kiểm tra trước khi chúng tôi có thể tự thuyết phục mình" - tác giả nghiên cứu Piotr Guzik, Đại học Jagiellonian, Ba Lan, chia sẻ.
Phát hiện này gây kinh ngạc bởi trước hai nghiên cứu công bố ngày 19.5, các loại khí có nguyên tử kim loại nặng chỉ được quan sát thấy ở những môi trường nóng, ví dụ các bầu khí quyển của những ngoại hành tinh cực nóng hoặc các sao chổi đang bay hơi đi quá gần Mặt trời. Sao chổi 2I/Borisov được quan sát khi cách Mặt trời khoảng 300 triệu km, tức khoảng gấp đôi khoảng cách Trái đất - Mặt trời.
Nghiên cứu chi tiết các vật thể liên sao là điều cơ bản với khoa học bởi chúng mang những thông tin vô giá về các hệ hành tinh xa lạ mà những vật thể đó xuất phát.
“Đột nhiên, chúng tôi hiểu rằng niken ở dạng khí tồn tại trong bầu khí quyển của sao chổi ở những góc khác nhau của thiên hà" - đồng tác giả Michal Drahus, Đại học Jagiellonian, nói.
Nghiên cứu của Bỉ và Ba Lan cho thấy, sao chổi 2I/Borisov và Hệ Mặt trời thậm chí còn có nhiều điểm chung hơn những gì các nhà khoa học đã biết. “Bây giờ hãy hình dung rằng các sao chổi trong Hệ Mặt trời của chúng ta có những điểm tương tự thực sự trong các hệ hành tinh khác - điều đó thật tuyệt làm sao?” - Drahus kết luận.
HẢI ANH (LĐO)