Một hành tinh đã mất có kích thước bằng Mặt Trăng để lại hóa học trong thiên thạch Sahara

Trong số hơn 80.000 thiên thạch được lập danh mục trên Trái Đất, chỉ có 68 thiên thạch thuộc về một nhóm gọi là angrit. Điều khiến chúng đặc biệt không chỉ là sự hiếm có — mà là thành phần hóa học: chúng hầu như không chứa silica, vật liệu tạo nên phần lớn các vật chất đá trong hệ Mặt Trời nội, bao gồm Trái Đất và Sao Hỏa. Nguồn gốc của angrit vẫn là câu hỏi bỏ ngỏ trong nhiều thập kỷ. Một phân tích mới về một trong số chúng — mẫu vật mang tên NWA 12774, được thu hồi từ sa mạc Sahara vào năm 2019 — đã đưa ra câu trả lời rõ ràng nhất từ trước đến nay: nó đến từ bên trong một thế giới có kích thước gần bằng Mặt Trăng của Trái Đất, thế giới đó đã không còn tồn tại.

Các tinh thể khoáng vật bên trong NWA 12774 chỉ có thể hình thành dưới áp suất không thể có trong bất kỳ tiểu hành tinh nào đã biết. Các nhà nghiên cứu từ Đại học Colorado Boulder, do nhà địa khoa học Aaron Bell dẫn đầu, tính toán rằng các tinh thể clinopyroxene giàu nhôm của thiên thạch cần ít nhất 17,5 kilobar áp suất trong quá trình hình thành. Đáy Rãnh Mariana, điểm sâu nhất trong các đại dương Trái Đất, tạo ra khoảng 1 kilobar. Thứ tạo ra các điều kiện được ghi lại trong NWA 12774 không phải là một rãnh — mà là một hành tinh.

Họ đo một thế giới đã biến mất như thế nào

Kỹ thuật mà nhóm của Bell sử dụng gọi là địa áp kế — đọc hóa học khoáng vật như một hồ sơ về áp suất mà nó kết tinh. Clinopyroxene thay đổi hàm lượng nhôm một cách có thể dự đoán tùy thuộc vào độ sâu hình thành: nhiều nhôm hơn có nghĩa là áp suất cao hơn. Bằng cách phân tích tỷ lệ khoáng vật chính xác trong NWA 12774 và mô hình hóa các điều kiện áp suất cần thiết để tạo ra chúng, các nhà nghiên cứu đã tái tạo độ sâu hình thành và từ đó xác định kích thước tối thiểu của thiên thể mà nó đến từ đó.

Sự kết tinh phải xảy ra đủ sâu để khối lượng bên trên tạo ra 17,5 kilobar. Chỉ một thiên thể có bán kính ít nhất 1.000 km mới có thể tạo ra áp suất nội bộ đó thông qua lực hấp dẫn của chính nó. Việc các tinh thể của NWA 12774 bảo toàn được các cạnh sắc nét và các gradient hóa học nguyên vẹn cho thấy thiên thạch hình thành ở các lớp nông hơn của thiên thể như vậy — nghĩa là kích thước tổng thể của hành tinh còn lớn hơn. Nghiên cứu ước tính bán kính có thể lên đến 1.800 km.

Điều gì làm cho angrit khác biệt về mặt hóa học so với tất cả

Angrit không phù hợp với bất kỳ cây phả hệ hành tinh nào đã biết. Trái Đất, Sao Hỏa và Mặt Trăng có hóa học nhìn chung giàu silica, phù hợp với việc hình thành từ cùng một khu vực chung của tinh vân Mặt Trời sơ khai. Angrit hầu như không chứa silica đó. Như Bell đã nêu trong nghiên cứu, các vật liệu hình thành thiên thể mẹ của angrit về cơ bản khác với các thành phần của Trái Đất và Sao Hỏa. Dấu hiệu hóa học của chúng chỉ ra một thiên thể được tập hợp từ một kho vật chất riêng biệt của hệ Mặt Trời.

Để so sánh, thiên thể mẹ của angrit sẽ có thể tích gần bằng Mặt Trăng, nhưng được xây dựng từ hóa học không có hậu duệ rõ ràng trong hệ Mặt Trời hiện tại.

Nó lớn thế nào — và nó đi đâu?

Bán kính ước tính 1.000–1.800 km đặt thiên thể mẹ của angrit vào cùng khoảng kích thước với Sao Diêm Vương (~1.190 km) hoặc Mặt Trăng (~1.737 km), thấp hơn nhiều so với Sao Hỏa với 3.300 km nhưng quá lớn để phân loại là tiểu hành tinh. Một thiên thể có kích thước này sẽ phát triển nội thất phân hóa: lõi kim loại, lớp phủ và lớp vỏ — một phôi thai hành tinh hoàn chỉnh.

Cái gì đã phá hủy nó vẫn chưa được xác nhận. Giải thích hợp lý nhất là một vụ va chạm thảm khốc trong thời kỳ bắn phá dữ dội của hệ Mặt Trời sơ khai. “Thật không thể tin được khi nghĩ rằng từng có một thế giới lớn như vậy,” Bell nói. “Chúng ta chỉ biết nó tồn tại vì một vài mảnh vỡ của nó tình cờ rơi xuống Trái Đất.”

Những gì nghiên cứu này chưa giải quyết được

Nghiên cứu xác lập kích thước tối thiểu, không phải đường kính được xác nhận. Giới hạn dưới 17,5 kilobar đến từ ngưỡng hàm lượng nhôm được quan sát trong NWA 12774; thiên thể mẹ thực sự có thể lớn hơn. Bài báo cũng không xác định thiên thể mẹ của angrit ban đầu hình thành ở đâu trong tinh vân Mặt Trời, cũng không giải quyết liệu hóa học nghèo silica của nó có phản ánh một vùng hình thành riêng biệt hay sự biến đổi sau bồi tụ.

Câu hỏi thường gặp về tiền hành tinh đã mất

Thiên thạch angrit là gì?

Angrit là một trong những loại thiên thạch hiếm gặp và cổ xưa nhất — chỉ 68 mẫu được biết đến trong hơn 80.000 mẫu được lập danh mục. Chúng hình thành trong vài triệu năm đầu sau khi Mặt Trời ra đời và mang hóa học không khớp với bất kỳ hành tinh còn sống sót nào đã biết. NWA 12774 cung cấp ước tính kích thước thiên thể mẹ mạnh nhất từ trước đến nay.

Các nhà khoa học tính toán kích thước của một hành tinh không còn tồn tại như thế nào?

Kỹ thuật này gọi là địa áp kế. Một số khoáng vật, bao gồm clinopyroxene, thay đổi thành phần hóa học tùy thuộc vào áp suất mà chúng kết tinh. Bằng cách đo thành phần đó trong mẫu thiên thạch và so sánh với các tiêu chuẩn đã hiệu chỉnh, các nhà khoa học có thể tính toán áp suất hình thành tối thiểu và từ đó kích thước hành tinh tối thiểu cần thiết để tạo ra nó.

Vật liệu từ tiền hành tinh đã mất này có thể nằm bên trong Trái Đất ngày nay không?

Có thể. Trong giai đoạn đầu bạo lực của hệ Mặt Trời, vật liệu từ các phôi thai hành tinh bị phá hủy thường xuyên được kết hợp vào các hành tinh đất đá đang hình thành. Thành phần tổng thể của Trái Đất có thể bao gồm đóng góp từ những thế giới không còn tồn tại như các thiên thể riêng biệt.

Có nhiều tiền hành tinh chưa biết như thiên thể mẹ của angrit không?

Gần như chắc chắn. Các mô hình hình thành hành tinh dự đoán rằng hàng chục phôi thai đã cạnh tranh vật liệu trong hệ Mặt Trời nội sơ khai; bốn hành tinh đá là những kẻ sống sót. Bell lưu ý rằng nhiều thiên thạch chưa được phân tích có thể mang dấu hiệu của những thế giới đã mất khác.

Nếu phân tích địa áp kế của bộ sưu tập angrit còn lại xác nhận tất cả chúng đều có chung một thiên thể mẹ, điều đó sẽ làm rõ có bao nhiêu phôi thai ở quy mô Mặt Trăng đến Sao Hỏa mà hệ Mặt Trời nội sơ khai đã tạo ra.

Reference: Bell et al., “High-pressure clinopyroxene in Northwest Africa 12774 and new geobarometric evidence for a planetary embryo-sized angrite parent body,” Earth and Planetary Science Letters, 2026. DOI: 10.1016/j.epsl.2026.120029

Thẻ: thiên văn học, Aaron Bell, angrite, geobarometry, NWA 12774, protoplanet