Một tiểu hành tinh đã lang thang trong không gian hàng tỷ năm sẽ bị bắn phá bởi mọi thứ từ đá đến bức xạ. Hàng tỷ năm du hành không gian liên hành tinh làm tăng khả năng va chạm với thứ gì đó trong khoảng không rộng lớn và ít nhất một trong những tác động đó đủ mạnh để khiến tiểu hành tinh Ryugu thay đổi mãi mãi.

Khi tàu vũ trụ Hayabusa2 của JAXA hạ cánh xuống Ryugu, nó đã thu thập các mẫu từ bề mặt cho thấy các hạt từ tính (thường có từ tính) trong các mảnh vụn của tiểu hành tinh không có từ tính. Giờ đây, một nhóm các nhà nghiên cứu từ Đại học Hokkaido và một số tổ chức khác ở Nhật Bản đưa ra lời giải thích tại sao vật liệu này lại mất đi hầu hết các đặc tính từ tính của nó. Phân tích của họ cho thấy nguyên nhân là do tác động của ít nhất một thiên thạch micro tốc độ cao, làm phá vỡ thành phần hóa học của magnetite khiến nó không còn từ tính.

“Chúng tôi nghĩ rằng một giả nam châm đã được tạo ra [as] Các nhà nghiên cứu, dẫn đầu bởi Yuki Kimura, giáo sư tại Đại học Hokkaido, cho biết trong một nghiên cứu được công bố gần đây trên tạp chí Nature Communications rằng nguyên nhân gây ra hiện tượng phong hóa không gian là do tác động của các thiên thạch vi mô.

những gì còn lại…

Ryugu là một thiên thể tương đối nhỏ, không có bầu khí quyển, khiến nó dễ bị tổn thương hơn trước sự phong hóa của không gian – tức là sự biến đổi của các thiên thạch vi mô và gió mặt trời. Hiểu biết về phong hóa không gian thực sự có thể giúp chúng ta hiểu được sự tiến hóa của các tiểu hành tinh và hệ mặt trời. Vấn đề là phần lớn thông tin của chúng ta về tiểu hành tinh đều đến từ thiên thạch rơi xuống Trái Đất, và phần lớn những thiên thạch đó là những mảnh đá từ bên trong tiểu hành tinh nên chưa được tiếp xúc với môi trường khắc nghiệt của không gian liên hành tinh. Chúng cũng có thể thay đổi khi chúng đi xuống bầu khí quyển hoặc thông qua các quá trình vật lý trên bề mặt. Việc tìm thấy thiên thạch càng mất nhiều thời gian thì càng có nhiều thông tin có thể bị mất.

Ryugu trước đây là một phần của một thiên thể lớn hơn nhiều, một tiểu hành tinh loại C, hay chứa cacbon, nghĩa là nó được cấu tạo chủ yếu từ đất sét và đá silicat. Những khoáng chất này thường cần có nước để hình thành, nhưng sự hiện diện của chúng được giải thích là do lịch sử của Ryugu. Bản thân tiểu hành tinh này được cho là đã được sinh ra từ các mảnh vụn sau khi phần thân ban đầu của nó bị đập vỡ thành từng mảnh trong một vụ va chạm. Cơ thể ban đầu cũng được bao phủ trong băng nước, điều này giải thích vì sao magnetite, cacbonat và silicat được tìm thấy ở Ryugu – chúng cần nước để hình thành.

Magnetite là một khoáng chất thuận từ (chứa sắt và có từ tính). Nó có mặt trong tất cả các tiểu hành tinh loại C và có thể được sử dụng để xác định từ hóa dư hoặc dư của chúng. Từ hóa vĩnh viễn của một tiểu hành tinh có thể tiết lộ từ trường mạnh đến mức nào tại thời điểm và địa điểm hình thành từ tính.

Kimura và nhóm của ông đã có thể đo từ hóa dư trong hai mảnh magnetite (được gọi là framboids vì hình dạng đặc biệt của chúng) từ mẫu Ryugu. Nó là bằng chứng về sự hiện diện của từ trường trong tinh vân nơi hệ mặt trời của chúng ta được hình thành và cho thấy cường độ của từ trường này tại thời điểm magnetit được hình thành.

Tuy nhiên, ba mảnh magnetite khác hoàn toàn không bị từ hóa. Đây là lúc thời tiết không gian phát huy tác dụng.

…và những gì đã mất

Sử dụng kỹ thuật chụp ảnh ba chiều điện tử, được thực hiện bằng kính hiển vi điện tử truyền qua gửi sóng điện tử năng lượng cao qua một mẫu, các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng ba khung hình được đề cập không chứa cấu trúc hóa học từ tính. Điều này làm cho nó hoàn toàn khác với magnetit.

Phân tích sâu hơn bằng kính hiển vi điện tử quét cho thấy các hạt từ tính chủ yếu được tạo thành từ các oxit sắt, nhưng có ít oxy hơn trong các hạt đã mất từ ​​tính, cho thấy rằng vật liệu đã trải qua quá trình khử hóa học, vì các electron được cung cấp cho hệ thống. . . Sự mất đi oxy (và sắt bị oxy hóa) giải thích sự mất đi từ tính, điều này phụ thuộc vào sự sắp xếp các electron trong magnetit. Đó là lý do tại sao Kimura gọi nó là “từ tính giả”.

Nhưng điều gì đã gây ra sự khử dẫn đến sự khử từ của magnetit ngay từ đầu? Kimura và nhóm của ông đã phát hiện ra hơn một trăm phân tử sắt kim loại trong phần mẫu chứa các khung khử từ. Nếu một thiên thạch có kích thước nhất định va vào vùng Ryugu đó, nó sẽ tạo ra số lượng hạt sắt tương đương từ các khung từ tính. Các nhà nghiên cứu tin rằng vật thể bí ẩn này khá nhỏ hoặc nó chuyển động cực kỳ nhanh.

Họ cho biết trong cùng một nghiên cứu: “Khi tốc độ va chạm tăng lên, kích thước đạn ước tính sẽ giảm đi”.

Giả từ tính có thể trông giống như một lang băm, nhưng nó thực sự sẽ giúp ích cho các cuộc điều tra sắp tới nhằm tìm hiểu thêm về hệ mặt trời sơ khai như thế nào. Sự hiện diện của nó cho thấy sự hiện diện trước đó của nước trên tiểu hành tinh, cũng như sự phong hóa không gian, chẳng hạn như sự bắn phá của thiên thạch vi mô, đã ảnh hưởng đến sự hình thành của tiểu hành tinh. Lượng từ tính bị mất cũng ảnh hưởng đến khả năng sống sót chung của tiểu hành tinh. Sự trường tồn đóng vai trò quan trọng trong việc xác định từ tính của một vật thể và cường độ từ trường xung quanh nó khi nó hình thành. Những gì chúng ta biết về từ trường của hệ mặt trời sơ khai đã được xây dựng lại từ các hồ sơ tồn tại, phần lớn trong số đó đến từ magnetite.

Một số tính chất từ ​​của những hạt này có thể đã bị mất từ ​​nhiều thiên niên kỷ trước, nhưng trong tương lai chúng ta có thể thu được nhiều tính chất từ ​​những gì còn sót lại.

Truyền thông Thiên nhiên, 2024. DOI: 10.1038/s41467-024-47798-0