HAUMEA GIẤU MỘT TRÁI TIM BẰNG ĐÁ

Bên ngoài Sao Hải Vương có vài hành tinh lùn băng giá quay quanh Mặt Trời, từ lâu bị xem là những thế giới lạnh lẽo, chết chóc. Công cuộc thám hiểm đã cho thấy một số trong chúng đang hoạt động, và đặt ra một câu hỏi đầy hấp dẫn: liệu chúng có thể đang giấu — hoặc từng giấu — những đại dương nước lỏng dưới lớp băng? Muốn trả lời, cần nhìn được vào bên trong chúng, mà các phép đo trực tiếp về cấu trúc bên trong của chúng thì rất hiếm.

Haumea là thành viên khác thường của gia đình này. Nó tự quay trong khoảng 3,9 giờ, nhanh đến mức hình dạng bị kéo thành một ellipsoid thuôn dài. Bề mặt của nó gần như là băng nước tinh khiết. Nó có một vành, một họ mảnh vỡ từ một vụ va chạm cổ xưa, và hai vệ tinh, Hi’iaka và Namaka. Điều đó khiến nó trở thành ứng viên tốt nhất để “cân” những gì nằm bên trong.

Đọc bên trong qua các vệ tinh

Một thiên thể tự quay thì bị dẹt, và độ dẹt ấy thể hiện trong trường hấp dẫn của nó dưới dạng một số hạng gọi là J₂. J₂ làm quỹ đạo của các vệ tinh tuế sai chậm chạp. Giá trị của nó phụ thuộc vào cách khối lượng phân bố bên trong:

J₂ M R² = C − ½ (B + A)

trong đó A, B và C là các mô men quán tính của thiên thể. So sánh J₂ đo được từ các vệ tinh với hình dạng bên ngoài, đo được khi Haumea đi qua trước các ngôi sao, ta sẽ biết khối lượng được trải đều hay tập trung ở tâm.

Benjamin Proudfoot, thuộc Đại học Central Florida, cùng các đồng nghiệp đã kết hợp khoảng hai mươi năm ảnh Hubble về Hi’iaka và Namaka — gồm ba lần quan sát mới năm 2026 — với một lần che sao năm 2025 ghi lại được cả Haumea lẫn Namaka. Họ khớp một mô hình động lực học với 18 tham số tự do. Một phép kiểm tra: mặt phẳng quỹ đạo họ suy ra trùng với mặt phẳng vành của Haumea, vốn được đo độc lập.

Quá ít dẹt cho một thế giới đồng nhất

Phép khớp cho Haumea khối lượng khoảng 3,9 × 10²¹ kg và, lần đầu tiên một cách chính xác, J₂ = 0,143 (± 0,025). Một Haumea đồng nhất có cùng hình dạng sẽ có J₂ vào khoảng 0,22 đến 0,26. Xét chung hình dạng, khối lượng và chuyển động quay, mô hình đồng nhất bị bác bỏ ở mức hơn 3 sigma.

Vậy Haumea đã phân dị: một lõi đá đặc dưới lớp manti giàu băng. Các tác giả gọi đây là xác nhận động lực học mang tính kết luận đầu tiên về sự phân dị ở một thiên thể lớn ngoài Sao Hải Vương.

Mọi mô hình hai lớp khớp được cả hình dạng lẫn J₂ đều có mật độ lõi từ 2.500 đến 3.500 kg mỗi mét khối. Một ví dụ: lõi khoảng 800 x 690 x 450 kilômét, bên trong một thiên thể khoảng 1.000 x 840 x 525 kilômét. Nhiều mô hình khác cũng khớp.

Một quá khứ ẩm ướt

Mật độ đó khớp với đá ngậm nước — đá bị nước làm biến đổi. Những phản ứng như vậy chỉ diễn ra trên khoảng 273 kelvin, nên vào một thời điểm nào đó, một lượng nước lớn hẳn đã ở dạng lỏng bên trong Haumea, có thể là một đại dương ngầm. Các mô hình nhiệt mà tác giả trích dẫn cho thấy đại dương ấy khó có thể tồn tại đến ngày nay; họ cho rằng điều này đáng được xem xét kỹ hơn. Bản thân lõi hẳn vẫn còn nóng đến nay, trên 700 K.

Vẫn còn một câu đố. Makemake, có kích thước tương đương Haumea, và Eris cho thấy metan trên bề mặt, có thể đến từ kiểu hóa học đá - nước như thế. Haumea thì không có. Trong số các cách giải thích được bàn đến: một lớp băng mỏng từ các vệ tinh bị phá hủy phủ lên nó, hoặc metan chưa bao giờ lên tới bề mặt.

Dữ liệu cũng gợi ý, dù chưa chứng minh được, rằng hình dạng của Haumea có thể là một “hóa thạch”, đông cứng từ thời nó quay nhanh hơn. Những lần che sao tốt hơn — một chiến dịch nhắm vào tháng 5 năm 2026 — và việc theo dõi các vệ tinh nhiều hơn sẽ giải quyết vấn đề. Trong khi chờ đợi, nhóm nghiên cứu rút ra một bài học táo bạo hơn: phần lớn các thế giới ngoài Sao Hải Vương lớn hơn 1.000 kilômét có lẽ cũng đã tan chảy bên trong và từng chứa chất lỏng.