Một cú va chạm giải xong hai bí ẩn của Deimos

Sao Hoả có hai mặt trăng. Chúng quay quanh cùng một hành tinh, ở cùng một góc vũ trụ, chịu cùng những trận mưa đá trời. Vậy mà mặt mũi hai anh em khác nhau đến lạ.

Phobos rỗ chằng chịt, hố chồng lên hố, như một quả bóng bị ném vào tường sỏi suốt hàng tỉ năm. Deimos thì nhẵn. Nhìn ảnh chụp, nó giống một hòn đá được phủ chăn bụi, mọi vết sẹo cũ đều bị làm mờ đi.

Còn một chuyện lạ nữa. Gần cực nam của Deimos có một vùng lõm rất lớn, như ai đó lấy thìa múc mất một miếng.

Hai câu đố đó tồn tại nhiều chục năm. Bây giờ có người cho rằng chúng chỉ có một lời giải chung.

Chuyện gì vừa xảy ra

Ngày 26 tháng 8 năm 2026, Đại học Bern công bố một nghiên cứu đăng trên tạp chí Nature Astronomy. Người dẫn đầu là Dr. Sabina Raducan. Nhóm làm việc là một tập thể quốc tế, có người từ Observatoire de la Côte d'Azur, Đại học Arizona và Đại học Tokyo.

Ý của họ rất gọn: chỉ cần một cú va chạm duy nhất là giải thích được cả vùng lõm lẫn lớp bụi.

Nhưng làm sao kiểm tra được một cú đâm xảy ra từ rất lâu trước khi có ai đó cầm máy ảnh? Không ai quay lại được. Vậy nên các nhà khoa học làm điều gần nhất có thể: dựng lại cú đâm ấy trong máy tính.

Họ dùng một chương trình tên là Bern Smoothed Particle Hydrodynamics, gọi tắt là mã Bern SPH. Đây là phần mềm chuyên mô phỏng va chạm giữa tiểu hành tinh, sao chổi và các hành tinh, được Đại học Bern xây dựng suốt khoảng hai thập kỷ, tức là lâu hơn tuổi của phần lớn bạn đọc bài này.

Trong mô phỏng, mỗi thiên thể không phải là một cục liền. Nó được chia thành hàng triệu hạt nhỏ, và máy tính theo dõi từng hạt một khi cú đâm xảy ra. Người nghiên cứu có thể vặn các núm điều chỉnh: lực hấp dẫn mạnh hay yếu, vật liệu đặc hay xốp, cứng hay bở.

Rồi họ thử. Thử vật thể to hơn, nhỏ hơn, bay nhanh hơn, chậm hơn, đâm thẳng, đâm xiên. Tổng cộng khoảng một trăm lần chạy. Mỗi lần mất khoảng một tuần. Nếu chạy lần lượt từng cái một, một trăm tuần ấy dài gần hai năm học.

Thủ phạm nhiều khả năng nhất

Trong tất cả các kịch bản, có một cái khớp hơn hẳn.

Một tiểu hành tinh (asteroid), tức một tảng đá trôi nổi trong không gian, rộng chừng 320 mét. Bạn hình dung ba sân bóng đá nối đuôi nhau, đó là bề ngang của nó. Tảng đá này không đâm thẳng vuông góc xuống Deimos, mà đâm xiên một góc 45 độ, đúng nửa góc vuông, giống như bạn chém tay xéo xuống mặt nước thay vì đập thẳng.

Cú đâm ấy tạo ra vùng lõm gần cực nam, cả về kích thước lẫn hình dáng.

Và đây mới là phần thú vị. Cùng cú đâm đó hất tung một lượng vật chất khổng lồ bay ra. Deimos nhỏ, lực hấp dẫn yếu, nên đám vụn không rơi ngay xuống chỗ cũ. Chúng bay vòng quanh, rải khắp mặt trăng, rồi lắng xuống thành một lớp bụi đá phủ bề mặt, thứ mà các nhà khoa học gọi là regolith. Lớp phủ ấy chôn lấp những hố va chạm cũ.

Có nơi lớp vật liệu này dày hơn 200 mét. Tức là chưa tới nửa chiều cao toà Landmark 81 ở Sài Gòn, dựng thẳng đứng, làm bằng bụi và đá vụn.

Đồng tác giả Martin Jutzi ở Đại học Bern nói gọn ý này: cú va chạm đủ mạnh để phân bố lại vật chất ra khắp toàn cầu, nhưng không đủ mạnh để phá vỡ mặt trăng. Mạnh thêm chút nữa thì hôm nay Sao Hoả chỉ còn một mặt trăng.

Một tấm ảnh đến đúng lúc

Mô phỏng dù đẹp đến mấy cũng chỉ là mô phỏng. Phải có ảnh thật để đối chiếu.

May thay, tháng 3 năm 2025, tàu Hera của ESA bay ngang Sao Hoả. Hera không đi vì Sao Hoả. Đích đến của nó là Dimorphos, một mặt trăng của tiểu hành tinh, nơi tàu DART của NASA từng lao vào. Hera bay ngang Sao Hoả để mượn lực hấp dẫn của hành tinh này bẻ lái quỹ đạo, giống bạn nắm cột đèn để quẹo gấp mà không cần đạp thêm.

Trên đường mượn lực ấy, Hera nhìn thấy Deimos ở cự ly gần. Nghiên cứu này là công bố khoa học đầu tiên dùng những gì Hera thu được hôm đó.

Khi so mô phỏng với ảnh thật, nhóm nghiên cứu phát hiện thêm một điều bất ngờ. Deimos xốp và mong manh hơn người ta tưởng. Nó giống một đống cát đá tơi được lực hấp dẫn giữ hờ với nhau hơn là một tảng đá đặc.

Chính cái xốp đó đã cứu nó. Vật liệu rỗng hấp thụ bớt năng lượng cú đâm, như tấm nệm hứng cú nhảy, nên Deimos sống sót.

Raducan lưu ý một điểm cẩn thận: tính chất ấy khiến Deimos giống các tiểu hành tinh kiểu đống đá vụn, nhưng không có nghĩa Deimos chắc chắn từng là một tiểu hành tinh. Nó cũng có thể hình thành từ vật chất bắn ra khi có gì đó đâm vào chính Sao Hoả.

Vẫn còn những cách giải thích khác cho vùng lõm và lớp bụi. Điều làm kịch bản này mạnh là nó dùng một nguyên nhân duy nhất cho hai hiện tượng, và nó đưa ra dự đoán cụ thể để tàu vũ trụ tương lai đi kiểm.

Tàu đó sắp có. JAXA của Nhật Bản đang chuẩn bị sứ mệnh MMX (Martian Moons eXploration) để khảo sát cả hai mặt trăng của Sao Hoả và mang mẫu vật từ Phobos về Trái Đất. Nghiên cứu này đưa cho MMX một danh sách để đối chiếu: lớp bụi dày bao nhiêu, phân bố ra sao, vật liệu mềm cỡ nào.

Một câu hỏi và một việc làm thử

Nhớ lại nhiệm vụ chính của Hera nhé. Nó đi xem chuyện gì xảy ra sau khi DART đâm vào Dimorphos, để loài người biết có thể đẩy lệch hướng một tiểu hành tinh hay không, phòng khi có tảng đá nào nhắm vào Trái Đất.

Vậy câu hỏi dành cho bạn: nếu một thiên thể xốp như đống cát chứ không cứng như đá tảng, thì đẩy nó chệch hướng sẽ dễ hơn hay khó hơn? Đâm vào một đống cát, lực có truyền đi hết không, hay bị nuốt mất?

Việc thử được ở nhà, làm trong năm phút. Đổ bột mì vào một cái khay, gạt phẳng mặt. Thả một hòn bi rơi thẳng đứng xuống. Xem miệng hố. Rồi ném hòn bi xiên chừng 45 độ vào chỗ bột phẳng khác. So hai bên: hố nào tròn, hố nào méo, bột văng đều quanh hố hay dồn về một phía?

Bạn vừa làm đúng thứ mà một trăm lần chạy máy tính ở Bern đang làm, chỉ khác cỡ và khác giá tiền.

Lưu ý

Bài viết dựa trên tin khoa học đã công bố, viết lại cho bạn đọc nhỏ tuổi. Có chỗ nào con muốn tìm hiểu thêm thì rủ bố mẹ đọc cùng nhé.