Bí ẩn về “mặt trăng bị cháy xém” trong hình ảnh chụp của tàu vũ trụ NASA

Các nhà khoa học đã phát hiện ra nguyên nhân tạo nên màu đỏ nâu ma quái trên bề mặt cực Bắc của Charon - một trong những mặt trăng của Sao Diêm Vương.

Theo thông tin từ Science Alert, ban đầu các nhà khoa học nghi ngờ vết bẩn màu sắt (còn được gọi là Mordor Macula) là khí mê-tan bốc lên từ bề mặt của Sao Diêm Vương, và màu đỏ này được tạo ra do quá trình 'nướng' dưới ánh sáng cực tím từ Mặt Trời. Tuy nhiên, đó chỉ là giả thuyết ban đầu.

Mới đây, một nghiên cứu kết hợp giữa mô hình hóa và thí nghiệm đã chỉ ra rằng các giả định ban đầu này không quá xa lạ, chỉ có một số thay đổi nhỏ.

Nhà khoa học hành tinh Randy Gladstone từ Viện Nghiên cứu Tây Nam (SwRI) tại Mỹ, nói: 'Trước khi tàu vũ trụ New Horizons của NASA xuất hiện, hình ảnh tốt nhất về Sao Diêm Vương từ Hubble chỉ cho thấy một chấm sáng mờ của ánh sáng phản chiếu'.

Sau khi tàu vũ trụ New Horizons của NASA tiến gần đến, nó đã chụp được hình ảnh rõ ràng và ma quái đầu tiên về một mặt trăng nhuốm màu đỏ nâu bí ẩn ở cực Bắc.

Màu đỏ có thể không phải là một sắc màu xa lạ trên các hành tinh giàu sắt như Trái Đất hay Sao Hỏa. Tuy nhiên, trên các vật thể đóng băng ở rìa hệ Mặt Trời, màu đỏ thường chỉ ra sự hiện diện của một loạt các hợp chất hữu cơ gọi là tholin.

Ở Sao Diêm Vương, khí mê-tan có thể là nguồn gốc của màu đỏ. Để tạo ra tholin, các hydrocacbon nhỏ này chỉ cần hấp thụ một màu sắc cụ thể của tia UV được lọc qua các đám mây hydro quay quanh, gọi là Lyman-alpha. Đây cũng là cách mà màu hồng của Sao Diêm Vương được tạo ra, một đề tài đã thu hút sự quan tâm của các nhà khoa học suốt nhiều thập kỷ.

Khí mê-tan từ Sao Diêm Vương có thể trôi ra mặt trăng Charon và tạo ra các vết đỏ. Tuy nhiên, sự cạnh tranh giữa lực hấp dẫn yếu của Charon và ánh sáng lạnh từ Mặt Trời ở xa đủ để làm ấm bề mặt Charon đến mức tan chảy băng mê-tan.

Nghiên cứu mới đã tiết lộ thêm chi tiết mới về mối liên kết giữa Sao Diêm Vương và Charon.

Để hiểu rõ hơn về những gì có thể xảy ra, các nhà nghiên cứu tại Viện Nghiên cứu Tây Nam đã mô phỏng chuyển động của hệ hành tinh nghiêng lệch lớn. Họ đã khám phá ra rằng bí mật của vết đỏ có thể nằm ở sự bùng nổ khi mùa xuân đến.

Sự ấm lên đột ngột của cực Bắc sẽ xảy ra trong vài năm - chỉ một cái nhấp mắt trong chu kỳ quỹ đạo 248 năm của Charon. Trong khoảng thời gian ngắn này, một đám sương mê-tan chỉ dày hàng chục micron sẽ bốc hơi ở một cực khi nó bắt đầu đóng băng ở cực kia.

Mô hình chỉ ra rằng tốc độ này quá nhanh để mê-tan đóng lạnh có thể hấp thụ đủ lượng Lyman-alpha để tạo thành tholin. Thay vào đó, ê-tan - một hydrocacbon dài hơn mê-tan và cũng là thành phần của môi trường gần Sao Diêm Vương - ít bay hơi hơn và là nguyên nhân của màu đỏ bí ẩn. Tuy nhiên, có một vấn đề là tia Lyman-alpha không đủ để biến ê-tan thành tholin.

Tuy nhiên, những hạt mang điện tích từ Mặt Trời trong thời gian dài vẫn có khả năng tạo ra chuỗi hydrocacbon dài hơn, khiến Charon có vết màu đỏ đặc trưng.

Tiến sĩ Raut nói: 'Chúng tôi tin rằng bức xạ ion hóa từ gió Mặt Trời có thể phá vỡ băng giá ở cực, tạo điều kiện cho việc tổng hợp các hợp chất phức tạp hơn, màu đỏ hơn, tạo thành albedo duy nhất trên mặt trăng bí ẩn này'.

Thử nghiệm và mô hình hóa trong phòng thí nghiệm có thể củng cố giả thuyết rằng vết đỏ của Charon phức tạp hơn nhiều so với những gì chúng ta biết.

Nghiên cứu này được công bố trong tạp chí Science and Geophysical Research Letters.