Trước cả khi Trái Đất hình thành, sao Mộc đã đóng vai trò quyết định trong vận mệnh của hành tinh chúng ta, tạo ra những khoảng trống trong Hệ Mặt Trời sơ khai giúp các vật chất hình thành Trái Đất không bị hút vào Mặt Trời — theo một nghiên cứu mới.

Nghiên cứu do các nhà khoa học tại Đại học Rice (Houston, Mỹ) dẫn đầu cho thấy sự phát triển sớm của sao Mộc đã cắt đứt dòng khí và bụi chảy về phía trong Hệ Mặt Trời, ngăn không cho các vật chất tạo nên Trái Đất, sao Kim và sao Hỏa bị cuốn vào Mặt Trời. Nhờ đó, lực hấp dẫn của sao Mộc không chỉ giúp ổn định quỹ đạo của các hành tinh bên trong mà còn định hình cấu trúc tổng thể của Hệ Mặt Trời, tạo ra các vành đai và khoảng trống ảnh hưởng đến cách và thời điểm các thiên thể đá hình thành.

“Sao Mộc không chỉ trở thành hành tinh lớn nhất — mà chính nó đã định ra kiến trúc của toàn bộ Hệ Mặt Trời bên trong,” Andre Izidoro, đồng tác giả nghiên cứu kiêm phó giáo sư ngành Khoa học Trái Đất, Môi trường và Hành tinh tại Đại học Rice, cho biết. “Nếu không có nó, có lẽ chúng ta đã không có Trái Đất như ngày nay.”

Sử dụng mô phỏng máy tính, nhóm của Izidoro tái hiện quá trình sao Mộc phát triển nhanh chóng trong vài triệu năm đầu tiên và ảnh hưởng của nó lên đĩa khí và bụi bao quanh Mặt Trời sơ sinh. Kết quả cho thấy lực hấp dẫn khổng lồ của sao Mộc tạo ra các gợn sóng trong đĩa, làm xáo trộn khí và hình thành các dải vật chất giống như “nút thắt giao thông vũ trụ.”

Theo các nhà khoa học, những dải đậm đặc này giữ lại các hạt bụi nhỏ — vốn sẽ bị hút vào Mặt Trời — giúp chúng kết tụ lại và tạo thành các khối đá nền tảng của hành tinh.

Khi sao Mộc tiếp tục lớn lên và mở ra một khoảng trống rộng trong đĩa, nó đã chia Hệ Mặt Trời thành hai vùng rõ rệt — bên trong và bên ngoài — ngăn vật chất giữa hai vùng trộn lẫn. Nhờ rào chắn này, các dấu vết đồng vị (isotopic signatures) trong thiên thạch vẫn được bảo tồn rõ ràng: một loại có nguồn gốc từ Hệ Mặt Trời trong, loại kia từ Hệ Mặt Trời ngoài. Đồng thời, quá trình này cũng tạo ra những khu vực mới cho các khối tiền hành tinh hình thành muộn hơn.

“Mô hình của chúng tôi kết nối hai điều tưởng chừng không liên quan — dấu vân tay đồng vị trong thiên thạch và động lực học hình thành hành tinh,” Baibhav Srivastava, nghiên cứu sinh đồng tác giả tại Đại học Rice, cho biết.

Nghiên cứu cũng lý giải vì sao một số thiên thạch nguyên thủy được hình thành muộn hơn hàng triệu năm so với các vật chất rắn đầu tiên trong Hệ Mặt Trời.

Những thiên thạch sinh ra sau này, gọi là chondrite (thiên thạch chứa chondrule), được xem là một trong những vật chất nguyên thủy nhất còn tồn tại, bởi chúng chứa các giọt nóng chảy nhỏ lưu giữ dấu tích hóa học từ buổi sơ khai của Hệ Mặt Trời.

“Câu hỏi đặt ra bao lâu nay là: Vì sao một số thiên thạch lại hình thành muộn như vậy — 2 đến 3 triệu năm sau những vật chất đầu tiên?” Izidoro nói. “Kết quả của chúng tôi cho thấy chính sao Mộc đã tạo ra điều kiện cho sự ra đời muộn đó.”

Bằng việc định hình đĩa bụi và ngăn dòng vật chất chảy vào trong, sao Mộc có thể đã khiến một thế hệ khối tiền hành tinh thứ hai hình thành muộn hơn — trong đó có những thiên thạch chondrite vẫn rơi xuống Trái Đất ngày nay.

Những dạng vành đai và khoảng trống tương tự mà nhóm mô hình hóa cũng đã quan sát được trong các hệ sao trẻ bằng Kính thiên văn ALMA tại Chile, củng cố giả thuyết rằng các hành tinh khổng lồ có thể “điêu khắc” môi trường xung quanh trong quá trình hình thành của chúng.

“Hệ Mặt Trời của chúng ta cũng không khác gì,” Izidoro nói. “Sự phát triển sớm của sao Mộc đã để lại một dấu ấn mà chúng ta vẫn có thể đọc được đến ngày nay — được lưu giữ trong những thiên thạch rơi xuống Trái Đất.”

Kết quả nghiên cứu được công bố ngày 22 tháng 10 trên tạp chí Science Advances.

Hình ảnh sao Mộc do Kính thiên văn Không gian Hubble chụp lại, cho thấy cực quang rực rỡ và Vết Đỏ Lớn nổi tiếng. Ảnh: NASA