Giữa lòng sa mạc Sahara khô cằn và bao la, một viên đá nhỏ bé chỉ bằng nắm tay, nặng chưa đầy nửa kg được tìm thấy vào năm 2019, đã bất ngờ trở thành tâm điểm chú ý của giới khoa học quốc tế.
Mang ký hiệu NWA 12774, mẫu vật này thuộc nhóm thiên thạch quý hiếm mang tên angrite, vốn được giới nghiên cứu trân trọng xem như những chứng nhân đại diện cho thế hệ đá núi lửa đầu tiên trong lịch sử hình thành hệ Mặt Trời.
Qua các phép đo niên đại bằng đồng vị phóng xạ, các nhà khoa học kinh ngạc nhận ra viên đá này đã kết tinh từ cách đây hơn 4,5 tỷ năm, chỉ vỏn vẹn vài triệu năm sau buổi bình minh của hệ Mặt Trời.
Một lát cắt của thiên thạch NWA 12774. Ảnh: John Kashuba
Suốt một thời gian dài, do đặc tính chứa hàm lượng silica cực kỳ thấp, giới nghiên cứu luôn mang một định kiến rằng NWA 12774 chỉ là mảnh vỡ văng ra từ một tiểu hành tinh khiêm tốn nào đó với đường kính vỏn vẹn vài trăm km.
Tuy nhiên, một phân tích mang tính bước ngoặt gần đây đã hoàn toàn đảo ngược giả định cũ kỹ này, mở ra một chương mới đầy kinh ngạc về lịch sử vũ trụ.
Chiếc áp kế lật mở bí mật thời cổ đại
Bước lật ngược tình thế này đến từ công trình nghiên cứu của tiến sĩ Aaron Bell và các cộng sự tại Đại học Colorado Boulder (Mỹ), được công bố chính thức trên tạp chí khoa học uy tín Earth and Planetary Science Letters.
Khi tiến hành soi kính hiển vi và phân tích chuyên sâu các tinh thể khoáng vật clinopyroxene giàu nhôm độc đáo bên trong viên thiên thạch, nhóm chuyên gia phát hiện những dấu vết địa chất không thể chối cãi về một môi trường hình thành chịu áp suất vô cùng khắc nghiệt.
Để giải mã chính xác mức độ nén này, họ đã tự thiết kế một loại áp kế khoáng vật thế hệ mới, hoạt động dựa trên cơ chế dịch chuyển cấu trúc hóa học của khoáng vật dưới tác động của môi trường xung quanh.
Kết quả thu về khiến tất cả phải sửng sốt khi kim áp kế chỉ mức 17,5 kilobar, tức là mạnh gấp hơn 17 lần áp suất khổng lồ ở đáy rãnh đại dương sâu nhất trên Trái Đất. Một tiểu hành tinh hay một mảnh đá vũ trụ thông thường hoàn toàn không đủ khối lượng để tạo ra một lực nén nội tại khủng khiếp đến thế.
Từ số liệu áp suất thực tế này, các nhà khoa học đã tính toán và ước lượng rằng thiên thể mẹ sản sinh ra viên đá phải có bán kính tối thiểu là 1.000 km.
Hình ảnh chụp X-quang của NWA 12774. Nguồn ảnh: Aaron Bell / CU Boulder.
Câu chuyện chưa dừng lại ở đó, việc các tinh thể bên trong cấu trúc vẫn giữ nguyên vẹn những góc cạnh sắc nét, không bị bào mòn hay mài nhẵn, là minh chứng cho thấy chúng được hình thành ở tầng vỏ tương đối nông thay vì bị giam hãm quá lâu trong vùng lõi nóng rực sâu thẳm.
Điều này dẫn tới một hệ quả vật lý tất yếu là để đạt được áp suất khủng khiếp ngay tại lớp vỏ ngoài, quy mô toàn thể của hành tinh mẹ phải khổng lồ hơn rất nhiều so với tính toán ban đầu, với bán kính có thể dễ dàng vượt quá 1.800 km, tức là ngang ngửa hoặc thậm chí nhỉnh hơn cả kích thước của Mặt Trăng.
Thành phần địa chất độc đáo của một hành tinh đã mất
Không chỉ gây chấn động về mặt kích thước, thành phần hóa học bên trong NWA 12774 còn hé lộ một lộ trình tiến hóa địa chất hoàn toàn độc bản.
Tình trạng nghèo silica đồng đều trên toàn bộ cấu trúc vật chất chứng tỏ thế giới cổ đại này được nhào nặn từ một công thức nguyên liệu khác biệt hoàn toàn so với những gì xây dựng nên Trái Đất hay Sao Hỏa ngày nay.
Theo phân tích của giới chuyên gia, thiên thể này được hình thành từ một hỗn hợp vô cùng đặc biệt của những chất rắn đầu tiên ngưng tụ từ đĩa bụi khí khổng lồ bao quanh Mặt Trời thưở sơ khai.
Lộ trình phát triển riêng biệt này cho thấy hệ Mặt Trời từng là một cái "nôi sự sống" đa dạng với nhiều mô hình hành tinh khác nhau, chứ không chỉ bó hẹp trong những quy luật địa chất của các hành tinh còn sống sót đến tận bây giờ. Tuy nhiên, thế giới khổng lồ đầy khác biệt ấy giờ đây đã vĩnh viễn biến vào hư không.
Giả thuyết hợp lý và được đồng thuận cao nhất hiện nay là hành tinh cỡ Mặt Trăng này đã bị nghiền nát thành muôn vàn mảnh vụn trong những vụ va chạm thiên thạch mang tính hủy diệt - một hiện tượng vốn xảy ra như cơm bữa vào thời kỳ các hành tinh còn đang tranh giành không gian để định hình.
Trận chiến vạn vật khốc liệt ấy đã xóa sổ hoàn toàn thực thể mẹ, khiến một phần tro bụi của nó bị cuốn vào và hấp thụ bởi các hành tinh lớn hơn đang trên đà phát triển, trong khi chỉ có một vài mảnh vỡ nhỏ nhoi may mắn sống sót qua hàng tỷ năm phiêu dạt trong không gian trước khi vô tình lao xuống Trái Đất dưới dạng thiên thạch angrite.
NWA 12774 có thể đến từ một hành tinh cỡ Mặt Trăng bị nghiền nát thành muôn vàn mảnh vụn trong những vụ va chạm thiên thạch mang tính hủy diệt. Hình minh họa: Futuro Prossimo
Nhà nghiên cứu Aaron Bell chia sẻ rằng, thật khó tin và kỳ diệu khi chúng ta có thể nhận biết về sự tồn tại của cả một thế giới vĩ đại đã khuất bóng chỉ nhờ vào một vài mảnh vụn hiếm hoi may mắn rơi xuống hành tinh của chúng ta.
Tuy nhiên, do toàn bộ công trình này mới chỉ dựa trên một mẫu vật duy nhất kết hợp với công cụ đo lường vừa được phát minh, nhóm tác giả cùng cộng đồng khoa học đang ráo riết kêu gọi thực hiện các bước kiểm tra độc lập.
Đồng thời, họ cũng đề xuất áp dụng phương pháp đo áp suất tiên tiến này lên những thiên thạch thuộc nhóm angrite khác còn đang nằm yên trong các tủ sưu tập hay bảo tàng trên khắp thế giới mà chưa được nghiên cứu kỹ lưỡng.
Giờ đây, những viên đá vô danh ấy chính là chiếc chìa khóa duy nhất lưu giữ ký ức về một hành tinh đã thành hình cùng lúc với Mặt Trời, tự chọn cho mình một lối tiến hóa riêng và rồi tan biến trước cả khi Trái Đất hoàn thành hình hài của mình.
Đồng thời, chúng mở ra niềm hy vọng về việc tìm kiếm thêm nhiều thế giới tiền hành tinh bí ẩn khác vẫn đang ẩn mình chờ ngày được con người vén màn.