Trong số các hành tinh khổng lồ ở vùng ngoài hệ Mặt Trời, sao Hải Vương luôn được xem là trường hợp đặc biệt. Trong khi sao Mộc, sao Thổ hay sao Thiên Vương đều sở hữu các hệ mặt trăng tương đối ổn định và có trật tự, hệ vệ tinh của sao Hải Vương lại hỗn loạn và kỳ lạ hơn nhiều.
Sao Hải Vương và nhiều mặt trăng của nó do kính thiên văn James Webb chụp. (Nguồn: NASA)
Nguyên nhân được cho là bắt nguồn từ Triton, mặt trăng lớn nhất của sao Hải Vương. Đây là vệ tinh lớn duy nhất trong hệ Mặt Trời quay ngược chiều với hành tinh chủ, dấu hiệu cho thấy nó có thể không hình thành cùng sao Hải Vương như các mặt trăng thông thường khác.
Các nhà thiên văn học từ lâu nghi ngờ Triton thực chất là một thiên thể đến từ Vành đai Kuiper, khu vực chứa vô số vật thể băng giá nằm ở rìa hệ Mặt Trời, trước khi bị lực hấp dẫn của sao Hải Vương bắt giữ hơn 4 tỷ năm trước. Theo các mô hình trước đây, sau khi bị kéo vào hệ sao Hải Vương, Triton đã lao xuyên qua hệ vệ tinh nguyên thủy của hành tinh này, gây ra hàng loạt vụ va chạm dữ dội làm phá hủy hoặc làm biến dạng phần lớn các mặt trăng ban đầu.
Nhiều nhà khoa học tin rằng bảy vệ tinh nằm gần sao Hải Vương ngày nay thực chất chỉ là tàn dư còn sót lại sau thảm họa cổ đại đó.
Tuy nhiên, nghiên cứu mới công bố trên tạp chí Science Advances cho thấy có thể đã tồn tại một ngoại lệ: Nereid.
Matthew Belyakov, nghiên cứu sinh ngành khoa học hành tinh tại Viện Công nghệ California và là tác giả chính của nghiên cứu, cho rằng Nereid có thể là vật thể duy nhất còn sống sót gần như nguyên vẹn sau sự xuất hiện hỗn loạn của Triton. Theo ông, các mặt trăng còn lại gần sao Hải Vương mà tàu Voyager từng ghi hình đều mang dáng vẻ như những khối đá vỡ vụn, thay vì là các thiên thể hoàn chỉnh.
Điều đáng chú ý là giả thuyết này đi ngược với quan điểm phổ biến trước đây. Từ lâu, Nereid cũng được xem là một thiên thể bị sao Hải Vương bắt giữ từ Vành đai Kuiper, tương tự Triton. Nhưng dữ liệu mới từ James Webb đang đặt dấu hỏi lớn cho giả thuyết đó.
Nereid là một trong những mặt trăng bí ẩn nhất hệ Mặt Trời. Nó ở rất xa Trái Đất, khá mờ và cho đến nay chỉ mới được tàu Voyager 2 chụp duy nhất một bức ảnh vào năm 1989 khi bay ngang sao Hải Vương. Mặt trăng này có đường kính khoảng 338 km và sở hữu quỹ đạo cực kỳ lệch tâm, thuộc hàng bất thường nhất hệ Mặt Trời. Nereid mất khoảng 360 ngày Trái Đất để hoàn thành một vòng quanh sao Hải Vương.
Dù được xếp vào nhóm vệ tinh bất thường, tức là các mặt trăng có quỹ đạo nghiêng, quay ngược hoặc nằm rất xa hành tinh chủ, nhưng Nereid vẫn khác biệt đáng kể so với phần còn lại. Theo Belyakov, Nereid lớn hơn hầu hết các vệ tinh bất thường từng được biết đến và cũng không nằm quá xa sao Hải Vương như các thiên thể bị bắt giữ thông thường.
Để tìm hiểu nguồn gốc thực sự của mặt trăng này, nhóm nghiên cứu đã sử dụng khả năng quan sát hồng ngoại của Kính thiên văn James Webb trong một phiên quan sát kéo dài hơn 10 phút. Kết quả cho thấy bề mặt Nereid rất giàu nước đá, sáng hơn đáng kể so với nhiều vật thể trong Vành đai Kuiper và có dấu vết của carbon dioxide (CO2).
Quan trọng hơn, dấu hiệu hóa học của Nereid lại giống với các vệ tinh thông thường quanh sao Thiên Vương hơn là các thiên thể thuộc Vành đai Kuiper. Nhóm nghiên cứu đã so sánh dữ liệu này với 54 vật thể khác trong Vành đai Kuiper từng được James Webb quan sát và nhận thấy sự khác biệt khá rõ ràng.
Sau đó, các nhà khoa học tiếp tục thực hiện mô phỏng máy tính để kiểm tra giả thuyết Nereid từng là thành viên của hệ vệ tinh nguyên thủy quanh sao Hải Vương. Kết quả cho thấy trong khoảng 25% mô phỏng, ít nhất một mặt trăng có thể sống sót sau sự xuất hiện dữ dội của Triton và bị đẩy ra quỹ đạo xa hơn thay vì bị phá hủy hoàn toàn.
Theo kịch bản này, trong 100–200 triệu năm đầu tiên của lịch sử hệ Mặt Trời, Triton đã lao vào hệ sao Hải Vương và gây ra chuỗi va chạm khủng khiếp với các mặt trăng nguyên thủy. Nereid có thể đã may mắn thoát khỏi sự hủy diệt, nhưng bị đẩy vào quỹ đạo méo mó như hiện nay. Đồng thời, chính các vụ va chạm đó cũng làm Triton mất dần động năng và tiến gần hơn tới sao Hải Vương theo thời gian.
Nhà khoa học từng tham gia các sứ mệnh Voyager và Cassini của NASA Carolyn Porco, nhận định nghiên cứu mới đã đưa ra lời giải thích hợp lý cho hình dạng kỳ lạ của hệ vệ tinh sao Hải Vương ngày nay. Theo bà, Triton có thể chính là "kẻ phá bĩnh" đã làm tan rã hệ mặt trăng nguyên thủy của hành tinh này, còn Nereid là vật thể hiếm hoi sống sót.
Trong khi đó, giáo sư Leigh Fletcher từ Đại học Leicester cho biết giới khoa học từ lâu tin rằng sự xuất hiện của Triton đã gần như xóa sổ toàn bộ hệ vệ tinh ban đầu của sao Hải Vương. Vì thế, khả năng Nereid thực sự là "di tích sống" cuối cùng của hệ thống cổ đại này được xem là cực kỳ hấp dẫn.
Dù vậy, các nhà khoa học nhấn mạnh vẫn cần thêm nhiều quan sát từ James Webb để xác nhận nguồn gốc thật sự của Nereid. Nhưng để có câu trả lời cuối cùng, nhân loại có lẽ sẽ phải thực hiện một sứ mệnh quay trở lại sao Hải Vương trong tương lai.
Cho đến nay, Voyager 2 được phóng từ năm 1977 vẫn là tàu vũ trụ duy nhất từng ghé thăm hành tinh xa xôi này.
