Khi nào một tiểu hành tinh không còn là tiểu hành tinh?

Ảnh thể hiện mô hình của hành tinh mầm Vesta, sử dụng dự đoán tốt nhất hiện nay của các nhà khoa học về bề mặt của hành tinh nhỏ bé này. Ảnh: Credit: NASA/JPL-Caltech/UCLA/PSI

Ngày 29 tháng 3 năm 1807, nhà thiên văn học người Đức Heinrich Wilhelm Olbers đã phát hiện ra Vesta là một đốm sáng nhỏ trên bầu trời. 204 năm sau, khi phi thuyền Dawn (Rạng đông) của NASA chuẩn bị bắt đầu quay xung quanh thế giới kì thú này, các nhà khoa học giờ mới biết thế giới này đặc biệt như thế nào, mặc dù có một số tranh luận xem nên phân loại nó như thế nào.

Vesta thường được gọi là một tiểu hành tinh vì nó nằm trong nhóm mảnh vỡ quỹ đạo gọi là vành đai tiểu hành tinh chính giữa Hỏa tinh và Mộc tinh. Nhưng đa số các vật thể trong vành đai chính có khối lượng nhỏ, bề rộng chừng 100km hoặc nhỏ hơn, thì so với Vesta, nó có bề ngang trung bình đến 530km. Thật vậy, rất nhiều mảnh vỡ nhỏ của Vesta bị bật ra bởi sự va chạm với những vật thể khác đã được nhận dạng trong vành đai chính.

“Tôi không nghĩ nên gọi Vesta là một tiểu hành tinh”, phát biểu của Tom McCord, nhà nghiên cứu Dawn ở Viện Bear Fight, Winthrop, Washington. “Vesta không chỉ lớn hơn nhiều, mà nó còn là một vật thể đã tiến triển, không giống như đa số những thứ chúng ta gọi là tiểu hành tinh”.

Cấu trúc phân lớp của Vesta (lõi, lớp bao và lớp vỏ) là một đặc điểm tiêu biểu khiến Vesta giống với các hành tinh như Trái đất, Kim tinh và Hỏa tinh hơn so với những tiểu hành tinh khác. Giống như các hành tinh, Vesta có vừa đủ chất liệu phóng xạ bên trong khi nó hợp lại thành một khối, giải phóng nhiệt làm tan chảy đá và cho phép những lớp nhẹ hơn nổi lên bên trên. Các nhà khoa học gọi quá trình này là sự phân lớp.

McCord và các đồng nghiệp là những người đầu tiên phát hiện thấy Vesta có khả năng phân lớp khi các máy dò đặc biệt trên các kính thiên văn của họ hồi năm 1972 đã nhận ra dấu hiệu của basalt. Điều đó có nghĩa là vật thể trên đã từng có lần bị tan chảy.

Nói chính thức thì Vesta là một “hành tinh nhỏ” – một vật thể quay xung quanh mặt trời nhưng không phải là một hành tinh chính thống hoặc sao chổi. Nhưng có hơn 540.000 hành tinh nhỏ trong hệ mặt trời của chúng ta, cho nên tên gọi đó không mang lại sự phân biệt rõ ràng đối với Vesta. Các hành tinh lùn – trong đó có Ceres,  mục tiêu thứ hai của phi thuyền Dawn – là một phân loại khác nữa, nhưng Vesta không đáp ứng một trong những tiêu chuẩn của nó. Một lí do là Vesta không lớn cho lắm.

Các nhà khoa học Dawn thích xem Vesta là một mầm hành tinh vì nó là một vật thể đặc, phân lớp quay xung quanh mặt trời và khởi đầu theo kiểu giống như Thủy tinh, Kim tinh, Trái đất và Hỏa tinh, nhưng vì lí do gì đó mà nó chưa bao giờ phát triển trọn vẹn. Trong lịch sử buổi đầu đầy biến động của hệ mặt trời, những vật thể trở thành hành tinh bằng cách hợp nhất với những vật thể cỡ Vesta khác. Nhưng Vesta chưa bao giờ tìm thấy một đối tác nào trong cuộc khiêu vũ quy mô lớn đó, và thời khắc quan trọng đã bị bỏ lỡ. Nó có thể bị ảnh hưởng bởi sự có mặt của Mộc tinh ở gần đó; sức hút hấp dẫn cực mạnh của người láng giềng to lớn đã làm nhiễu quỹ đạo của các vật thể và phân li những người bạn nhảy vũ trụ đó.

Những hòn đá vũ trụ khác đã va chạm với Vesta và làm bật ra những mảng vỡ của nó. Những mảng vỡ đó trở thành bụi vỡ trong vành đai tiểu hành tinh gọi là Vestoid, và thậm chí hàng trăm thiên thạch như thế đã từng rơi xuống Trái đất. Nhưng Vesta chưa hề va chạm với một vật thể nào có kích thước đủ lớn để làm vỡ nó, và nó vẫn còn nguyên sơ. Kết quả là Vesta là di vật thời gian từ thời sơ khai.

“Hành tinh nhỏ bé gan lì này đã trụ vững trong sự bắn phá ác liệt của vành đai tiểu hành tinh trong hơn 4,5 tỉ năm, biến bề mặt của nó có lẽ là bề mặt hành tinh cổ sơ nhất trong hệ mặt trời”, phát biểu của Christopher Russell, nhà nghiên cứu chính của chương trình Dawn, trụ sở tại trường Đại học California, Los Angeles. “Nghiên cứu Vesta sẽ cho phép chúng ta viết nên một lịch sử tốt hơn nhiều của thời kì son trẻ đầy biến động của hệ mặt trời”.

Các nhà khoa học và kĩ sư Dawn đã thiết kế ra một kế hoạch lớn nhằm nghiên cứu những đặc điểm đặc biệt này của Vesta. Khi Dawn tiến đến Vesta vào tháng 7 tới, cực nam của tiểu hành tinh này sẽ trong trạng thái ngập đầy ánh sáng mặt trời, mang lại cho các nhà khoa học một cái nhìn rõ nét đối với một miệng hố khổng lồ tại cực nam. Miệng hố đó có thể để lộ cấu trúc phân lớp kiểu bánh xốp bên trong Vesta sẽ cho chúng ta biết vật thể trên đã tiến hóa như thế nào kể từ khi hình thành cho đến nay. Phi thuyền sẽ thực hiện nhiều phép đo, trong đó có dữ liệu phân giải cao về thành phần bề mặt, địa hình và địa mạo. Phi thuyền cũng sẽ đo sự co giật do sức hấp dẫn của Vesta để tìm hiểu thêm về cấu trúc bên trong của nó.

“Các bộ đẩy ion của Dawn đang mang chúng ta hướng thẳng đến Vesta, và phi thuyền đã sẵn sàng cho một năm khám phá lớn”, phát biểu của Marc Rayman, kĩ sư chính của Dawn tại Phòng thí nghiệm Sức đẩy Phản lực của NASA ở Pasadena, California. “Chúng tôi đã thiết kế sứ mệnh sao cho nó mang lại cho chúng ta nhiều cơ hội nhất để vén màn những bí mật hiện nay của thế giới kì lạ, chưa từng được thám hiểm này”.

Nguồn: JPL/NASA