Lộ diện ‘hành tinh kim cương’ ngay trong Hệ Mặt Trời, lớp kim cương dày đến 15km bao phủ toàn bộ diện tích

Theo một nghiên cứu được công bố trên tạp chí khoa học Nature Communications, một lớp kim cương dày tới 15km có thể đang ẩn náu bên dưới bề mặt Sao Thủy. Phát hiện này mở ra hướng giải thích mới cho những bí ẩn về thành phần và từ trường độc đáo của hành tinh tí hon này.

Lớp kim cương khổng lồ này được hình thành từ carbon dư thừa trong quá trình hình thành Sao Thủy. Khi hành tinh nguội đi, carbon nén lại dưới áp suất và nhiệt độ cao, tạo thành kim cương thay vì than chì như trước đây từng được dự đoán.

Sự hiện diện của lớp kim cương này có thể giúp giải thích lý do Sao Thủy có từ trường mạnh hơn nhiều so với kích thước của nó. Kim cương là vật liệu dẫn điện tốt, và lớp kim cương dày này có thể đóng vai trò như một máy phát điện khổng lồ, tạo ra từ trường cho hành tinh.

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 ẩn chứa nhiều điều kỳ diệu, trong đó có những mảng tối bất thường trên bề mặt. Nhờ sứ mệnh Messenger của NASA, các nhà khoa học đã xác định được thành phần chính của những mảng này là carbon, có khả năng cao là than chì.

Điều này đặt ra nhiều câu hỏi về quá trình hình thành và lịch sử của Sao Thủy. Khác với những hành tinh đá khác, Sao Thủy có kích thước nhỏ bé và chịu ảnh hưởng mạnh mẽ bởi sức nóng từ Mặt Trời. Tuy nhiên, các nhà khoa học tin rằng Sao Thủy có thể hình thành theo cách tương tự như các hành tinh đá khác, từ sự nguội dần của một đại dương magma nóng chảy.

Tuy nhiên, đại dương magma trên Sao Thủy được cho là có hàm lượng carbon và silicat cao hơn so với các hành tinh khác, dẫn đến sự hình thành những mảng tối độc đáo mà chúng ta quan sát được ngày nay.

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.

Nhóm nghiên cứu khoa học Bỉ - Trung Quốc đã thực hiện mô phỏng nhằm tái hiện đại dương magma trên Sao Thủy "sơ sinh". Mô phỏng này bao gồm các thành phần chính như sắt, silica và carbon với tỷ lệ khác nhau. Đồng thời, họ cũng bổ sung thêm lượng sắt sunfua khác nhau vào hỗn hợp mô phỏng, bởi vì Sao Thủy được biết đến là hành tinh 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 15km.

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 485km 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.