“Hành tinh kim cương” lộ diện ngay trong hệ Mặt Trời

Nghiên cứu vừa công bố trên tạp chí khoa học Nature Communications cho thấy một lớp kim cương dày tới 15 km ẩn trong Sao Thủy có thể giúp giải quyết những bí ẩn về thành phần và từ trường đặc biệt của hành tinh này.

Theo Live Science, Sao Thủy từ lâu đã gây bối rối vì có từ trường.

Mặc dù yếu hơn nhiều so với từ trường Trái Đất nhưng từ trường của Sao Thủy lại quá bất thường vì hành tinh này rất nhỏ và dường như không hoạt động về mặt địa chất. Chính hoạt động cuồng nộ sâu bên trong lòng Trái Đất giúp thế giới của chúng ta có từ quyển.

Sao Thủy cũng có những mảng bề mặt tối bất thường mà sứ mệnh Messenger của NASA xác định là một dạng carbon, có thể là than chì.

Bất chấp những điều kỳ lạ của Sao Thủy, các nhà khoa học nghi ngờ rằng nó có thể hình thành cùng kiểu với các hành tinh đá khác: Từ sự nguội đi của một đại dương magma nóng.

Trong trường hợp của Sao Thủy, đại dương này có thể giàu carbon và silicat.

Đầu tiên, kim loại đông tụ bên trong nó, tạo thành lõi trung tâm, trong khi magma còn lại kết tinh thành lớp phủ nằm chính giữa và lớp vỏ ngoài của hành tinh.

Trước đây các nhà nghiên cứu cho rằng nhiệt độ và áp suất của lớp phủ Sao Thủy chỉ đủ cao để carbon hình thành than chì, vốn nhẹ hơn nên nổi lên bề mặt và tạo ra các mảng tối.

Tuy vậy, một số bằng chứng sau đó cho thấy lớp phủ của Sao Thủy có thể sâu hơn hàng chục km. Điều đó sẽ làm tăng đáng kể áp suất và nhiệt độ tại ranh giới giữa lõi và lớp phủ và giúp hình thành kim cương.

Trong nghiên cứu mới, một nhóm nhà khoa học từ Bỉ và Trung Quốc đã tạo ra các mô phỏng đại dương magma của Sao Thủy “sơ sinh”, chứa đầy sắt, silica và carbon, với các tỉ lệ khác nhau.

Họ cũng làm ngập các hỗn hợp này bằng nhiều lượng sắt sunfua khác nhau, vì Sao Thủy đã được biết là giàu lưu huỳnh.

Sau đó, họ tạo ra áp suất gấp khoảng 70.000 lần áp suất khí quyển của Trái Đất ở mực nước biển và nhiệt độ lên tới 1.970 độ C, kết hợp các mô hình máy tính, mô phỏng các điều kiện vật lý mà than chì hoặc kim cương sẽ ổn định….

Các thí nghiệm cho thấy các khoáng chất như olivin – khoáng vật gồm sắt, magie và silicat -có khả năng hình thành trong lớp phủ, điều từng được nghi ngờ trước đây.

Tuy nhiên, nhóm nghiên cứu cũng phát hiện ra rằng việc thêm lưu huỳnh vào hỗn hợp hóa học khiến nó chỉ đông cứng ở nhiệt độ cao hơn nhiều, thuận lợi hơn cho việc hình thành kim cương.

Kim cương này có thể đã kết tinh khi lõi bên trong của Sao Thủy đông cứng. Vì nó ít đặc hơn lõi, nên sau đó nó nổi lên ranh giới lõi – lớp phủ, tạo nên một lớp rắn chắc dày tới 15 km.

Theo nhà nghiên cứu Yanhao Lin đến từ Trung tâm Nghiên cứu khoa học và công nghệ áp suất cao tiên tiến ở Bắc Kinh, kim cương có thể giúp truyền nhiệt giữa lõi và lớp phủ, tạo ra sự chênh lệch nhiệt độ và khiến sắt lỏng xoáy bên trong lõi, do đó tạo ra từ trường.

Tất nhiên, con người không thể mơ tưởng việc khai thác số kim cương này, bởi chúng nằm sâu tận 485 km dưới bề mặt hành tinh. Thế nhưng, đó vẫn là báu vật đối với các nhà khoa học, bởi cung cấp thêm góc nhìn mới về cách mà một hành tinh có thể hình thành.