Vì sao băng hình thành trên sao Thủy dù nhiệt độ lên tới 400 độ C?

Theo lý thuyết, các hóa chất trên bề mặt hành tinh được đốt nóng bởi bức xạ mặt trời cực mạnh, giải phóng nước và hydro mà sau đó có thể ở trong các miệng hố sâu được che chắn khỏi mặt trời, nơi nước biến đóng thành băng.

Chất đông lạnh ban đầu được phát hiện vào năm 2011 bởi tàu thăm dò Messenger của NASA, đây là tàu vũ trụ đầu tiên quay quanh hành tinh.

Hình ảnh radar được chụp bởi Messenger cho thấy các túi băng lớn được hình thành trong các miệng hố trên cả hai cực của sao Thủy.

Một nhóm các nhà khoa học từ Georgia Tech đã giải thích về cách thức băng hình thành trên bề mặt sao Thủy, bởi Mặt trời làm nóng các hợp chất hydroxyl trong đất, khiến hydro và nước được giải phóng và di chuyển đến các cực.

Phát hiện này là một bất ngờ lớn cho rằng hành tinh này gần Mặt trời nhất trong Hệ Mặt trời của chúng ta, với nhiệt độ bề mặt lên tới 750 độ F (gần 400 độ C).

Giả thuyết ban đầu là băng đến từ các tiểu hành tinh rơi xuống bề mặt sao Thủy tạo ra các miệng hố đủ sâu để che chắn băng khỏi tiếp xúc trực tiếp với mặt trời.

Do sao Thủy không có bầu khí quyển, nhiệt độ bề mặt của nó giảm mạnh khi không tiếp xúc trực tiếp với ánh sáng mặt trời, giảm xuống thấp đến âm 280 độ F (âm 173 độ C).

Trong khi khoảng 90% băng được cho là đến từ các tiểu hành tinh, 10% được hình thành thông qua các quá trình tự nhiên trên hành tinh và một nhóm các nhà nghiên cứu từ Trung tâm Công nghệ và Nghiên cứu Không gian của Georgia Tech có một lời giải thích mới.

Đất trên sao Thủy chứa nhiều nhóm hydroxyl, khi được đốt nóng bởi bức xạ Mặt trời bắt đầu va vào nhau trong một quá trình giải phóng cả phân tử nước và hydro.

Băng trên sao Thủy được ghi nhận bởi tàu thăm dò Messenger của NASA, nó đã trở thành tàu vũ trụ đầu tiên quay quanh quỹ đạo sao Thủy vào năm 2011.

Nước và hydro được ra khỏi mặt đất và một số nhóm phân tử di chuyển đến tận các cực nơi chúng lắng xuống bề mặt và hình thành các lớp băng trong các miệng hố nên chúng không tiếp xúc với ánh nắng mặt trời.

Cơ chế của các hợp chất hydroxyl đã được hiểu từ lâu, nhưng nhóm Georgia Tech tin rằng công việc của họ cho thấy các cơ chế đó sẽ hoạt động như thế nào trên sao Thủy.

Dự án là sự hợp tác giữa Thomas Orlando (trái) và Brant Jones (phải) của Georgia Tech. "Nó hơi giống bài hát Hotel California. Các phân tử nước có thể kiểm tra bóng tối nhưng chúng không bao giờ có thể rời đi", Orlando nói về sự hình thành băng sâu trong các miệng hố của sao Thủy.

"Cơ chế hóa học cơ bản này đã được quan sát hàng chục lần trong các nghiên cứu kể từ cuối những năm 1960. Nhưng đó là trên các bề mặt được xác định rõ". 

"Áp dụng nguyên lý hóa học đó lên các bề mặt phức tạp như trên bề mặt hành tinh là một nghiên cứu đột phá".

Nhóm nghiên cứu ước tính thông qua quá trình biến đổi hydroxyl, hơn 11 tỷ tấn băng có thể đã hình thành trên hành tinh trong hơn 3 triệu năm.

Nhóm nghiên cứu tin rằng quá trình này cũng có thể giúp giải thích cách băng có thể hình thành trên một tiểu hành tinh. "Các quy trình như thế có thể đã làm nên quá trình này", Jones nói.

• Nguồn gốc của băng và các chất hữu cơ trên Sao Thủy
• Những bằng chứng cho thấy sao Thủy không phải là một hành tinh chết