Theo Science Alert, ban đầu các nhà khoa học nghi ngờ vết bẩn màu sắt (biệt danh Mordor Macula) là khí mê-tan thu được từ bề mặt Sao Diêm Vương, màu đỏ của nó là kết quả của quá trình "nướng" chậm dưới ánh sáng cực tím của Mặt Trời. Nhưng đó vẫn chỉ giả thuyết.

Mới đây, một nghiên cứu kết hợp kết hợp giữa mô hình hóa và các thí nghiệm đã cho thấy ra những giả định ban đầu này không quá xa so với mục tiêu, với một chút thay đổi nhỏ.

Nhà khoa học hành tinh Randy Gladstone từ Viện Nghiên cứu Tây Nam (SwRI) ở Mỹ, cho biết: "Trước khi có tàu New Horizons của NASA, những hình ảnh tốt nhất qua Hubble về Sao Diêm Vương chỉ tiết lộ một đốm sáng mờ của ánh sáng phản chiếu".

Sau khi con tàu vũ trụ bay cực xa của NASA đến nơi, nó mới chụp được hình ảnh rõ ràng và ma quái đầu tiên về một mặt trăng nhuốm màu đỏ nâu bí ẩn ở cực Bắc.

Màu đỏ có thể không phải là một màu bất thường để nhìn thấy trên thế giới giàu sắt như Trái Đất của chúng ta hay Sao Hỏa. Nhưng trên các thiên thể đóng băng ở rìa hệ Mặt Trời, màu đỏ có nhiều khả năng chỉ ra sự hiện diện của một nhóm đa dạng các hợp chất giống như hắc ín gọi là tholin.

Trên sao Diêm Vương, khí mê-tan có thể sẽ là nơi bắt đầu. Để phát triển thành tholin, những hydrocacbon nhỏ bé này chỉ cần hấp thụ một màu rất cụ thể của tia UV được lọc bởi các đám mây hydro quay quanh, được gọi là Lyman-alpha. Và đó cũng là cách thức hình thành nên kiểu phát sáng màu hồng của sao Diêm Vương, chủ đề thu hút các nhà khoa học trong nhiều thập kỷ.

Khí mê-tan đổ ra từ Sao Diêm Vương có thể bay tới mặt trăng quay quanh quỹ đạo của nó và tạo nên vết đỏ. Nhưng sự cạnh tranh giữa lực hấp dẫn yếu của Charon và ánh sáng lạnh của Mặt Trời ở xa đủ làm ấm bề mặt Charon đến mức làm tan băng giá mê-tan.

Nghiên cứu mới bổ sung những chi tiết mới đáng ngạc nhiên cho thấy sự gắn bó mật thiết của Sao Diêm Vương và Charon.

Để xác định điều gì sẽ thực sự xảy ra, các nhà nghiên cứu của SwRI đã lập mô hình chuyển động cưa của hệ hành tinh nghiêng phần lớn. Họ phát hiện ra bí mật của vết đỏ có thể là tính chất bùng nổ khi mùa xuân đến.

Sự ấm lên tương đối đột ngột của cực Bắc sẽ diễn ra trong vài năm - chỉ một cái chớp mắt trong quỹ đạo 248 năm của Charon. Trong khoảng thời gian ngắn ngủi này, một đám sương mù mê-tan chỉ dày hàng chục micron sẽ bốc hơi ở một cực khi nó bắt đầu đóng băng ở cực kia.

Mô hình cho thấy chuyển động nhanh này sẽ quá nhanh để phần lớn khí mê-tan đông lạnh có thể hấp thụ đủ lượng Lyman-alpha để trở thành tholin. Nhưng ê-tan (ethane) - người anh em họ hydrocacbon dài hơn một chút của mê-tan, cũng được Charon lấy từ Sao Diêm Vương - ít bay hơi hơn và chính là thứ tạo ra màu đỏ bí hiểm. Chỉ có một vấn đề làức xạ lyman-alpha sẽ không biến ê-tan thành bùn đỏ.

Nhưng các hạt tích điện phát ra từ Mặt trời trong một thời gian dài hơn vẫn có thể tạo ra các chuỗi hydrocacbon ngày càng dài hơn khiến Charon có vết màu đỏ đặc trưng.

Tiến sĩ Raut cho biết: "Chúng tôi nghĩ rằng bức xạ ion hóa từ gió Mặt Trời sẽ phân hủy băng giá ở vùng cực được Lyman-alpha "nấu chín" để tổng hợp các vật liệu ngày càng phức tạp hơn, màu đỏ hơn, chịu trách nhiệm tạo ra albedo duy nhất trên mặt trăng bí ẩn này".

Thử nghiệm và mô hình hóa trong phòng thí nghiệm hơn nữa có thể giúp củng cố giả thuyết rằng vết rouge của Charon phức tạp hơn nhiều so với những gì chúng ta từng nhận ra.

Nghiên cứu này đã được công bố trên tạp chí Science and Geophysical Research Letters.