Sóng địa chấn cổ xưa và cách ta "nghe" chúng
Mô phỏng hình ảnh 2 hành tinh đang va chạm (Ảnh: NASA).
Trong lịch sử hình thành của vũ trụ, các vụ va chạm giữa những hành tinh là hiện tượng không hiếm gặp. Hệ Mặt Trời sơ khai từng giống như một bãi chiến trường vũ trụ, nơi các hành tinh, vệ tinh và tiểu hành tinh đâm sầm vào nhau, để lại dấu tích là hàng nghìn hố va chạm lớn nhỏ, điển hình là trên bề mặt Mặt Trăng.
Tuy nhiên, những va chạm này không chỉ để lại dấu ấn bề mặt. Theo một nghiên cứu mới công bố đầu năm 2025, chúng có thể kích hoạt những dao động địa chấn sâu bên trong hành tinh và kéo dài suốt hàng triệu năm, tạo ra "tiếng vang" âm ỉ mà các thiết bị quang học tinh vi như kính viễn vọng không gian James Webb (JWST) có thể phát hiện được.
Nghiên cứu do TS JJ Zanazzi, nhà vật lý lý thuyết tại Đại học California, Berkeley, đứng đầu, đã mô phỏng một vụ va chạm giữa hai hành tinh khí khổng lồ: một hành tinh trẻ, nhỏ hơn va chạm với một hành tinh lớn hơn, già hơn.
Mục tiêu của nhóm là tìm hiểu liệu vụ va chạm này có tạo ra các sóng địa chấn đủ lớn và kéo dài đủ lâu để có thể được quan sát bằng phương pháp quang trắc (tức đo độ sáng) từ Trái Đất.
Dù JWST không trực tiếp ghi nhận sóng địa chấn, nhưng với khả năng đo ánh sáng ở độ chính xác cực cao, nó hoàn toàn có thể phát hiện những thay đổi nhỏ trong ánh sáng phát ra từ các hành tinh. Đây là hệ quả của các dao động địa chấn bên trong.
Hai loại dao động chính được nhắc đến là chế độ f (dao động bề mặt, giống sóng trên mặt nước) và chế độ p (dao động áp suất, giống như sóng âm). Những dao động này không chỉ ảnh hưởng đến khí quyển hành tinh mà còn lan sâu vào lõi, thay đổi cách hành tinh phát sáng theo thời gian.
Hành tinh Beta Pictoris b và "dư âm" của vụ va chạm tiền sử
Beta Pictoris b là đối tượng nghiên cứu cho thấy những dư chấn hoàn toàn có thể vẫn còn tồn tại đến ngày nay (Ảnh: Sci-news).
Đối tượng nghiên cứu cụ thể là hành tinh Beta Pictoris b - một hành tinh khổng lồ, trẻ, nằm cách Trái Đất khoảng 63 năm ánh sáng, có khối lượng gấp khoảng 13 lần Sao Mộc và chỉ mới khoảng 12-20 triệu năm tuổi.
Nhóm nghiên cứu đã mô phỏng kịch bản một hành tinh có khối lượng tương đương Sao Hải Vương (tương đương 17 lần khối lượng Trái Đất) va chạm với Beta Pictoris b.
Kết quả cho thấy vụ va chạm không chỉ góp phần tích tụ lượng kim loại nặng khổng lồ (từ 100 đến 300 khối lượng Trái Đất) mà còn tạo ra các dao động địa chấn có thể kéo dài suốt thời gian tương đương với tuổi đời hành tinh.
Nếu vụ va chạm xảy ra trong khoảng 9-18 triệu năm trước, thì những dao động đó có thể vẫn còn tồn tại đến ngày nay và hoàn toàn có thể được phát hiện bởi JWST.
Không chỉ cung cấp thông tin về cấu trúc bên trong hành tinh như mật độ vật chất, sự phân tầng. Các dao động này giúp truy ngược quá trình hình thành và tiến hóa của hành tinh, đồng thời mở ra hướng nghiên cứu mới trong địa chấn học hành tinh ngoài Hệ Mặt Trời.
Nghiên cứu cũng gợi ý rằng không chỉ các vụ va chạm, mà sự di cư quỹ đạo do lực hấp dẫn thủy triều từ ngôi sao chủ cũng có thể kích thích các chế độ dao động trong hành tinh, đặc biệt là ở các hành tinh khí khổng lồ có quỹ đạo lệch tâm cao.
Đây được xem là cách tiếp cận mới, giúp con người "nghe" được những tín hiệu từ bên trong các hành tinh xa xôi trong vũ trụ, dù chúng cách Trái Đất hàng chục năm ánh sáng.
