Thủ Thuật

Clb vật lý – sáng tạo trường thpt võ thị sáu

Phần 1: Vài nét về Giả thuyết tinh vân (Nebula Hyphothesis)

hệ mặt trời

Các ý tưởng về sự hình thành và phát triển của thế giới đã có từ rất sớm trong các nền văn minh của con người trước đây. Tuy nhiên, trong suốt một thời gian dài, không có một cố gắng nào để liên kết các ý tưởng đó lại với nhau để chứng tỏ sự tồn tại của Hệ Mặt Trời. Đơn giản chỉ là bởi vì trong suốt một thời gian dài, người ta coi Trái Đất là trung tâm của vũ trụ, mọi thiên thể trong vũ trụ đều chuyển động xung quanh. Cho nên ý tưởng về một hệ hành tinh quay xung quanh Mặt Trời khó có thể được chấp nhận vào lúc đó.

Mô hình địa tâm do Ptolemy đề xuất

Bước đầu tiên hướng tới một lý thuyết về sự hình thành và phát triển của Hệ Mặt Trời là việc thuyết Nhật tâm (Heliocentrism) được chính thức thừa nhận vào cuối thế kỷ 17. Thuyết Nhật tâm thật ra đã manh nha từ rất sớm bởi các nhà thiên văn học cổ đại từ nhiều thiên kỷ trước (Aristachus là người được xem là đưa ra sớm nhất khoảng năm 250 trước công nguyên). Nhưng vào lúc đó họ không có các cơ sở rõ ràng để chứng minh được sự đúng đắn của lý thuyết này (ngay cả Nicolaus Copecnicus cũng không chứng minh được điều này) nên lý thuyết này không được chấp nhận trong một thời gian dài.

Mô hình nhật tâm do Copecnicus đề xuất

Giả thuyết tinh vân (Nebula Hypothesis) do Emanuel Swedenborg, Immanuel Kant và Pierre – Simon Laplace phát triển vào thế kỷ 18, có thể nói ngắn gọn như sau: Hệ Mặt Trời được hình thành cách từ sự suy sụp hấp dẫn của một mảng nhỏ trong một Đám mây phân tử khổng lồ. Hầu hết, khối lượng suy sụp tập trung vào vùng trung tâm của vùng suy sụp này và hình thành nên Mặt Trời. Phần còn lại hình thành lên một đĩa phẳng gọi là Đĩa tiền hành tinh ở bên ngoài. Đĩa tiền hành tinh này hình thành nên các hành tinh, hành tinh lùn, các vệ tinh và các phần còn lại của Hệ Mặt Trời.

Pierre – Simon Laplace

Ban đầu nó nhận được khá nhiều sự ủng hộ, nhưng vào cuối thế kỷ 19, giả thuyết này bị James Clerk Maxwell chỉ trích mạnh mẽ. Maxwell cho rằng nếu vật chất của các hành tinh từng được phân phối xung quanh Mặt Trời dưới dạng một cái đĩa thì các lực quay chênh lệch sẽ ngăn cản không cho quá trình đặc lại của các hành tinh diễn ra. Một phản đối khác là Mặt Trời có mômen động lượng nhỏ hơn so với kiểu hệ mà Thuyết tinh vân đưa ra. Trong nhiều thập kỷ, đa số các nhà thiên văn học đều ủng hộ Giả thuyết va chạm gần, theo đó các hành tinh được coi là đã được tạo nên nhờ sự xích lại gần của một số ngôi sao về hướng Mặt trời. Sự trượt qua ở khoảng cách gần này có thể đã khiến cho một khối lượng lớn vật chất của Mặt Trời và ngôi sao kia bị bắn ra vì các lực thuỷ triều ảnh hưởng lẫn nhau giữa chúng, những vật chất này sau đó đặc lại thành các hành tinh. Nhưng những sự phản đối dành cho giả thuyết va chạm gần này cũng xuất hiện nhiều trong thập kỷ 1940.

Sao T – Tauri

Phải đợi tới đầu những năm 80 của thế kỷ 20, bằng những nghiên cứu và quan sát các ngôi sao trẻ trong vũ trụ, người ta thấy rằng chúng được bao quanh bởi một đĩa bụi và khí lạnh – chính xác với sự dự đoán của Thuyết tinh vân và cải tiến bởi các nhà khoa học mức giả thuyết đã được chấp nhận rộng rãi. Trong những mô hình đã được cải tiến sau này, khối lượng nguyên thuỷ của tiền hành tinh được giả định lớn hơn, và sự khác biệt về động lượng góc được quy cho các lực từ tính. Có nghĩa là, Mặt trời trẻ chuyển một số động lượng góc của nó cho đĩa tiền hành tinh và các mảnh hành tinh thông qua các sóng Alven, giống với những gì xảy ra ở những ngôi sao T Tauri. Giả thuyết này mới được mới được người ta được chấp nhận trở lại.

Phần 2 : Sự hình thành Mặt trời

Tinh vân Tiền Mặt Trời và sự hình thành Mặt Trời

Giả thuyết Tinh vân cho rằng, Hệ Mặt Trời được hình thành do sự suy sụp hấp trong một mảng nhỏ của một Đám mây phân tử khổng lồ. Đám mây này có kích thước khoảng 20 parsec (1 parsec = 3,26163 năm ánh sáng) và ngoài Mặt Trời ra, nó có khả năng còn tạo ra một vài ngôi sao khác nữa. Các mảng nhỏ của Đám mây này có kích thước xấp xỉ 1 parsec, chúng suy sụp và tạo lên các lõi đậm đặc có kích thước khoảng 0,01 – 0,1 parsec (2.000-20.000 A.U).

Đám mây phân tử hình thành lên Hệ Mặt Trời

Tinh vân Tiền Mặt Trời (Pre-Solar Nebular) chính là mảng suy sụp hình thành lên Hệ Mặt Trời của chúng ta. Khu vực suy sụp này tuy có khối lượng lớn hơn khối lượng Mặt Trời nhưng lại có thành phần khối lượng các chất rất giống với Mặt Trời ngày nay, bao gồm 98% khối lượng là Hidro, Heli cùng với một lượng nhỏ Liti – các chất này được tạo ra bởi các phản ứng tổng hợp hạt nhân sau Big Bag và 2 % khối lượng còn lại là các nguyên tố nặng – những nguyên tố này được tổng hợp từ các sao thế hệ trước.

Tinh Orion là hình ảnh cách đây khoảng 4,5 tỉ năm của Tinh vân tiền Mặt Trời

Bằng việc nghiên cứu các thiên thạch cổ đại, người ta đã tìm thấy dấu vết của hạt nhân con của các đồng vị không bền (như Sắt 60 ), vốn chỉ tồn tại trong vụ nổ của những ngôi sao có thời gian sống ngắn. Điều này cho thấy rằng đã từng có một hoặc nhiều siêu tân tinh xuất hiện gần Hệ Mặt Trời khi nó đang hình thành. Do chỉ có những ngôi sao lớn và có thời gian sống ngắn mới tạo lên được các siêu tân tinh, cho nên Hệ Mặt Trời phải được hình thành trong một vùng hình thành sao rộng lớn và đã từng tạo ra được những ngôi sao lớn. Việc nghiên cứu cấu trúc của vành đai Kuiper và những vật liệu lạ thường bên trong của nó cũng gợi ra khả năng rằng Hệ Mặt Trời đã được hình thành trong một cụm sao có đường kính khoảng từ 6,5 – 19,5 năm ánh sáng và có tổng khối lượng tương đương 3.000 lần khối lượng Mặt Trời. Các mô phỏng khác về sự tương tác giữ Mặt Trời trẻ (hơn 100 nghìn năm đầu tiên) với những ngôi sao mà nó đi ngang qua cho thấy sự tương tác giữa chúng tạo lên các vật thê quỹ đạo dị thường mà chúng ta quan sát thấy bên ngoài Hệ Mặt Trời (giống như các vật thể bị tách ra).

Sóng xung kích từ một vụ nổ Siêu tân tinh

Quá trình hình thành lên Mặt Trời từ Tinh vân tiền Mặt Trời có thể tóm tắt như sau : Sóng xung kích từ một vụ nổ siêu tân tinh nào đó phát đã va chạm với Tinh vân tiền Mặt Trời và đẩy vật chất của nó vào sâu vào bên trong và nén chúng lại, tạo ra các vùng có mật độ cao trong Tinh vân tới lúc lực hấp dẫn vượt qua áp suất khí bên trong thì nó bắt đầu bị suy sụp. Sau khi bị suy sup hấp dẫn, Tinh vân tiền Mặt Trời bắt đầu quay nhanh hơn (theo định luật bảo toàn mômem góc). Các vật chất trong tinh vân tập trung lại với nhau, các nguyên tử bắt đầu va chạm với tần số ngày càng tăng, khiến cho động năng của chúng chuyển thành nhiệt năng. Vùng trung tâm, nơi mà hầu hết khối lượng tập trung vào đó, ngày càng trở lên nóng hơn đĩa vật chất bao quanh nó.

Xem Thêm :  Bài hát thuyền anh ra khơi

Tiền sao đang hình thành tại vùng trung tâm

Trong khoảng 100.000 năm, các tác động qua lại giữa trọng lực, áp suất, từ trường và lực quay đã làm cho Tinh vân tiền Mặt Trời co lại và trở lên phẳng hơn, tạo ra một tiền sao (prostar – ngôi sao chưa xảy ra phản ứng tổng hợp Hiđrô) nóng và đậm đặc vật chất ở vùng trung tâm và tạo ra một đĩa tiền hành tinh có đường kính xấp xỉ 200 A.U quay xung quanh tiền sao này. Ở thời điểm này, Mặt Trời được cho là một ngôi sao thuộc kiểu sao T Tauri. Trong vòng 50 triệu năm tiếp theo, nhiệt độ và áp suất tại lõi Mặt Trời trở lên lớn hơn và hiđrô bắt đầu được tổng hợp, tạo ra một nguồn năng lượng cân bằng với lực hấp dẫn của chính nó cho tới khi đạt được trạng thái cân bằng thủy tĩnh. Đây là thời điểm Mặt Trời bước vào thời kỳ quan trọng của cuộc đời mình, nó đã trở thành một ngôi sao lùn vàng nằm trên dải chính

Phần 3: Sự hình thành của các hành tinh

I/ Đĩa tiền hành tinh

Các hành tinh được cho là hình thành từ Đĩa tiền hành tinh (Proplanetary Disc) – một đám mây khí bụi hình đĩa, phần còn lại của tinh vân Tiền Mặt Trời sau khi nó hình thành lên Mặt Trời. Theo các lý thuyết được thừa nhận ngày nay, các hành tinh ban đầu chỉ là những hạt bụi ở vùng quỹ đạo xung quanh Tiền sao ở trung tâm.



Đĩa tiền hành tinh bao quanh tiền sao

Những hạt bụi này tiếp xúc với những hạt xung quanh và dính vào với nhau bởi lực tĩnh điện và hình thành lên những khối có đường kính trên 200m. Sau khi đã có một khối lượng đang kể, những khối đó liên kết với nhau băng lực hấp dẫn và thông qua các vụ va chạm và sáp nhập, chúng đã hình thành lên những vật thể lớn hơn (các vật thể hành tinh – planetesimal) có kích thước xấp xỉ 10 km.

Các vật thể hành tinh

Các vật thể hành tinh này ngày càng va chạm với nhau nhiều hơn và phát triển với tốc độ khoảng vài cm / năm trong suốt hàng triệu năm sau đó. Thông qua các quá trình va chạm và sáp nhập với nhau mà các chúng tiếp tục tăng kích thước để hình thành hành tinh ngày nay.

Các hành tinh đang được hình thành

Tuy nhiên, nhiệt độ của đĩa tiền lại hành tinh không đồng đều ở các vùng khác nhau. vùng phía trong của đĩa nóng hơn, trong khi đó vùng phía ngoài của đĩa lại lạnh hơn. Đây chính là nguyên nhân sự tạo ra sự khác biệt về quá trình hình thành lẫn thành phần cấu tạo giữa các hành tinh đất đá (Sao Thủy, Sao Kim, Trái Đất, Sao Hoả) so với các hành tinh khí khổng lồ (Sao Mộc, Sao Thổ, Sao Thiên Vương và Sao Hải Vương).

Sau khoảng 3 – 10 triệu năm, gió Mặt Trời trẻ đã trở lên đủ mạnh, nó thổi sạch khí và bụi trong đĩa tiền hành tinh vào không gian liên sao.Quá trình hình thành hành tinh kết thúc.

II/ Sự hình thành các hành tinh đất đá

Bốn hành tinh đất đá

Vùng Hệ Mặt Trời bên trong (vùng trong khoảng 4 A.U tính từ Mặt Trời) quá ấm nên các hợp chất của hidro dễ bay hơi như nước, metan, amoniac không thể ngưng tụ ngay lúc này được. Vì vậy những phôi hành tinh hình thành ở đây chỉ có thể cấu tạo từ các hợp chất có nhiệt độ nóng chảy cao như kim loại (sắt, niken, nhôm) và đá silicat nên các hành tinh này có khối lượng riêng lớn hơn các hành tinh vòng ngoài. Nhưng do những hợp chất nói trên khá hiếm trong Vũ trụ cũng như trong Tinh vân (chỉ chiếm 0,6 % khối lượng tinh vân hình thành lên Hệ Mặt Trời của chúng ta) nên các hành tinh đá không đạt kích thước và khối lượng lớn đủ lớn để có thể giữ lại những khí có khối lượng nhẹ như Hidro và Heli như các hành tinh vòng ngoài.

Một hành tinh kiểu đất đá mới hình thành

Do kích thước của Hệ Mặt Trời bên trong khá chật hẹp cộng thêm với việc quỹ đạo ban đầu của các thiên thể khá bất ổn cho nên quá trình hình thành lên các hành tinh vòng trong chứng kiến nhiều vụ va dữ dội. Điển hình như vụ va chạm để hình thành lên Mặt Trăng của Trái Đất hay vụ va chạm thổi bay lớp vỏ của Sao Thủy. Vào cuối thời kì hình thành hành tinh, vùng này có tới 50 – 100 thiên thể có kích thước bằng phôi hành tinh Sao Hỏa và có lẽ vùng này lúc đó không chỉ có 4 hành tinh như ngày nay (người ta cho rằng lúc đó có một vài thiên thể lớn cỡ Sao Thủy xuất hiện ở đây). Sau các vụ va chạm khốc liêt, một số hành tinh đã biến mất hoặc sáp nhập lại với nhau. Kết quả cuối cùng chỉ còn lại bốn hành tinh Sao Thủy, Sao Kim, Trái Đất và Sao Hỏa có kích thước như ngày nay.

Một vụ va chạm giũa các thiên thể trong thời kỳ đầu

III/ Sự hình thành các hành tinh khí khổng lồ.

Bốn hành tinh khí khổng lồ

Các hành tinh này hình thành ở phía bên ngoài Đường Tuyết (một đường nằm giữa quỹ đạo của Sao Hỏa và Sao Mộc), nên nhiệt độ vùng này đủ lạnh để các hợp chất của hidro như nước, mêtan và amoniac có thể đóng băng). Vì vậy ngoài các hợp chất như kim loại và đá silicat, vùng này còn chứa nhiều các hợp chất hợp chất của hidro đã đóng băng (nhiều hơn cả về số lượng lẫn khối lượng vì những hợp chất này khá phổ biến trong Tinh vân cũng như trong Vũ trụ) nên các mảnh tiền hành tinh có thành phần chủ yếu là băng với một lượng nhỏ đá và kim loại trộn lẫn với nhau. Điều này dẫn tới kết quả là các hành tinh ở vòng ngoài có thành phần cấu tạo đa dạng hơn các hành tinh vòng trong, cho phép chúng có thể phát triển đủ lớn, tạo ra lực hấp dẫn đủ mạnh để có thể giữ lại các khí nhẹ nhất và nhiều nhất trong lúc đó là hidro và heli. Các nhà lý thuyết cho rằng đường băng giá đóng một vai trò quan trọng trong việc hình thành và giúp cho các hành tinh này có kích thước khổng lồ như vậy. Đường băng giá này tích lũy một lượng nước bay hơi lớn từ các thiên thể băng đá bị hút vào và từ đó tạo ra một vùng có áp suất thấp hơn. Chính áp suất thấp này đã làm tăng tốc độ của các hạt bụi trên quỹ đạo và làm cản trở chuyển động hướng về phía Mặt Trời của chúng. Việc này giúp cho cho các vật chất ở vùng bên ngoài được tích lũy một cách nhanh chóng và phát triển tới kích thước lớn hơn các hành tinh vòng trong nhiều lần. Trong vòng 1000 năm chúng đã tích lũy được một khối lượng gấp 150 lần Trái Đất.

Các hành tinh khí đang hình thành

Tuy nhiên, lượng khí trong các hành tinh này lại có sự chênh lệch nhau khá lớn. Nguyên nhân chủ yếu là do thời gian hình thành của chúng. Sao Mộc là hành tinh được hình thành đầu tiên ,khi mà lượng khí còn dồi dào và gió Mặt Trời còn khá yếu nên nó có lượng khí lớn nhất trong 4 hành tinh bên ngoài này và cũng là. Sao Thổ hình thành sau khoảng vài triệu năm nên có khối lượng thấp. Hai hành tinh được hình thành cuối cùng là Sao Thiên Vương và sao Hải Vương nên còn ít khí để nuốt cộng thêm việc gió sao từ Mặt Trời trẻ đã đủ xa và mạnh để thổi bay đĩa vật chất bao quanh các hành tinh. Kết quả hai hành tinh này có rất ít khí (lượng khí không quá 1 lần khối lượng Trái Đất) nên thỉnh thoảng hai hành tinh này được cho là bị “hỏng” lõi. Theo những tính toán của các nhà khoa học, nếu ở vị trí hiện tại thì Sao Thiên Vương và Sao Hải Vương phải mất khoảng 100 triệu năm để lõi của chúng có thể phát triển tới kích thước như ngày nay (qua lâu so với quá trình hình thành hành tinh). Người ta cho rằng, có thể ban đầu 2 hành tinh này hình thành ở vùng gần Mặt Trời hơn (giữa Sao Mộc và Sao Thổ), sau đó chúng đã di cư ra bên ngoài cho tới vị trí nay.

Xem Thêm :  Cây phong lá đỏ: ý nghĩa, cách trồng và chỗ mua ở việt nam

Phần 4: Sự hình thành vành đai tiểu hành tinh

Vành đai tiểu hành tinh

Vành đai tiểu hành tinh là một vành đai nằm phía bên ngoài các hành tinh đá (giữa quỹ đạo của Sao Hỏa và Sao Mộc), cách Mặt Trời khoảng 2 – 4 A.U. Các vật thể trong vành đai tiểu hành tinh được cho là những vật chất còn xót lại sau quá trình hình thành các hành tinh đá và bị gió của Mặt Trời trẻ thổi dạt ra phía bên ngoài và tạo thành một vành đai. Ban đầu, vùng này có nhiều vật chất hơn bây giờ, lượng vật chất lúc đó đủ để hình thành 2 -3 hành tinh giống như Trái Đất. và lúc đó có 20 – 30 thiên thể có kích thước cỡ phôi hành tinh của Sao Hỏa ở trong vùng này.

Tuy nhiên, việc Sao Mộc di cư lại gần vùng này đã tạo ra một thay đổi lớn trong lịch sử phát triển của vùng này. Các thiên thể trong vành đai tiểu hành tinh này có sự cộng hưởng quỹ đạo và tương tác trọng lực mạnh mẽ với Sao Mộc và Sao Thổ. Trọng lực của Sao Mộc làm tăng vận tốc của các thiên thể nằm trong vùng cộng hưởng so với các thiên thể khác. Thay vì giúp các thiên thể này phát triển thêm sau khi va chạm, nó lại khiến cho chúng bị phá hủy khi va chạm với các thiên thể khác.

Va chạm kiểu phá hủy

Hơn nữa, trọng lực của Sao Mộc còn gây ra sự đảo chiều quỹ đạo và biến đổi quỹ đạo của các thiên thể trong vung cộng hưởng này. Một số thiên thể lớn bị Sao Mộc kéo ra bên ngoài, một số khác di cư vào bên trong và đóng một vai trò quan trọng trong sự phát triển cuối cùng của các hành tinh đá bên trong. Đây là thời kỉ suy giảm vật chất đầu tiên của vành đại này, khối lượng mất đi ở thời kì này chỉ khoảng dưới 1% khối lượng Trái Đất. Thời kỳ suy giảm khối lượng tiếp theo của nó là khi Sao Mộc và Sao Thổ cộng hưởng quỹ đạo 2 : 1, sau lần suy giảm khối lượng này, lượng vật chất của nó chỉ còn lại như ngay nay.

Phần 5 : Di cư hành tinh và sự hình thành các vành đai ngoài Sao Hải Vương

Vị trí của các hành tinh và các vành đai của Hệ Mặt Trời trước đây trông rất khác so với ngày nay. Đặc biệt là vùng Hệ Mặt Trời bên ngoài (từ Sao Mộc trở ra), vùng này ban đầu có lẽ không rộng lớn như ngày nay và các vành đai Kuiper, Đĩa phân tán, Đám mây Oort ở gần Mặt Trời hơn so với vị trí ngày nay của chúng.

I/ Sự di cư của các hành tinh vòng trong.

Khi các hành tinh vòng trong đang hình thành, chúng chìm trong một đĩa khí và bụi. Nhưng do đĩa khí bụi này có tốc độ quay quanh Mặt Trời nhỏ hơn tốc độ của các hành tinh này nên dẫn tới sự chuyển đổi mô men góc của các hành tinh và khiến cho chúng di cư ra một quỹ đạo mới. Các mô hình cho thấy sự thay đổi nhiệt độ bên trong của đĩa này ảnh hưởng tới tỉ lệ của sự di cư (tỉ lệ thay đổi của quỹ đạo). Nhưng xu hướng mạng lưới lại cho thấy, các hành tinh này đã di chuyển vào bên trong, tới quỹ đạo trước hiện nay trước khi những đĩa đó biến mất. Các hành tinh vòng trong có sự thay đổi quỹ đạo nhỏ và không mạnh mẽ như các hành tinh vòng ngoài.

II/ Sự di cư của các hành tinh bên ngoài tinh và quá trình hình thành các vành đai phía ngoài Sao Hải Vương

Căn cứ theo Thuyết tinh vân và vị trí hiện tại thì Sao Thiên Vương và Sao Hải Vương hình thành tại vùng mà mật độ vật chất trong Tinh vân Mặt Trời giảm xuống quá thấp để chúng có thể phát triển đủ lớn trong quá trình hình thành hành tinh. Thêm vào đó, là thời gian quỹ đạo của hai hành tinh này dài một cách bất thường so với các hành tinh khác.Từ hai điều đó, người ta cho rằng hai hành tinh này trước đây hình thành ở một vùng gần Mặt Trời hơn, đó là vùng nằm giữa quỹ đạo của Sao Mộc và Sao Thổ – nơi có nhiều vật chất để chúng có thể sử dụng hơn. Và sau đó hàng trăm triệu năm, chúng đã di cư ra phía bên ngoài và tới vị trí hiện tại.

Sự di cư của các hành tinh bên ngoài là điều cần thiết để giải thích cho sự tồn tại và tính chất của những khu vực phía ngoài cùng của Hệ Mặt Trời. Bên ngoài quỹ đạo của Sao Hải Vương còn có ba vùng chứa các vật thể băng đá là Vành đai Kuiper, Đĩa phân tán và Đám mây Oort. Vành đai Kuiper cách Mặt Trời 30 – 55 A.U, vùng xa nhất Đĩa phân tán cách Mặt Trời tới hơn 150 A.U và đám mây Oort bắt đầu ở khoảng cách 50.000 A.U. Nếu ở vị trí hiện tại thì chúng không thể có đủ vật chất để phát triển trước khi Tinh vân Mặt Trời biến mất. Trước đây, có thể chúng đã hình thành ở vùng gần Mặt Trời hơn. Các nhà thiên văn học tin rằng lúc đầu vành đai Kuiper chỉ cách Mặt Trời khoảng 15-20 A.U và có mật độ vật chất dày đặc hơn bây giờ.

Sự mô phỏng của các nhà thiên văn học về các hành tinh vòng ngoài và vành đai Kuiper cho thấy ba điều sau :

1. Trước đây, Sao Mộc và Sao Thổ đã từng cộng hưởng quỹ đạo 2:1 ( Sao Mộc quay được 2 vòng quanh Mặt Trời thì Sao Thổ quay được một vòng ).

2. Các thiên thể trong vành đại Kuiper đã phân tán vào phía bên trong Hệ Mặt Trời sau khi Sao Hải Vương thay đổi quỹ đạo.

3. Các vật thể trong vành đai Kuiper bị Sao Mộc đẩy ra ngoài.

Sau quá trình hình thành của Hệ Mặt Trời, quỹ đạo của các hành tinh, nhất là các hành tinh khổng lồ phía bên ngoài liên tục có sự thay đổi một cách chậm chạp do ảnh hưởng bởi lực tương tác giữa chúng với nhau và với một số lượng lớn các mảnh hành tinh còn xót lại sau quá trình hình thành hành tinh. Sau khi hình thành khoảng 500 – 600 triệu năm, Sao Mộc và Sao Thổ rơi vào trạng thái cộng hưởng quỹ đạo 2:1. Sự cộng hưởng này tạo ra một sức hấp dẫn tác động tới các hành tinh bên ngoài này. Nó khiến cho Sao Hải Vương nhanh chóng vượt ra bên ngoài quỹ đạo của Sao Thiên Vương và đâm vào trong Vành đai Kuiper cổ. Quá trình di cư của hai hành tinh này ra bên ngoài, khiến cho phần lớn các vật thể băng đá nhỏ ở trong vành đai Kuiper cổ và của chúng bị phân tán vào bên trong.

Sự di cư của Sao Hải Vương và sự hình thành của các vành đai bên ngoài quỹ đạo Sao Hải Vương

Sau đó, sự tương tác trọng lực giữa Sao Mộc và các vật thể này đã xảy ra khiến cho Sao Mộc bị đẩy nhẹ vào bên trong còn các vật thể đó bị Sao Mộc phân tán và đẩy ra xa dần. Một số vật thể bị đẩy ra khỏi Hệ Mặt Trời, một số khác được đưa vào quỹ đạo elip và hình thành lên đám mây Oort. Các thiên thể bị phân tán ở một mức độ thấp hơn bởi Sao Hải Vương hình thành lên Vành đai Kuiper và Đĩa phân tán ngày nay, một số thiên thể rơi vào trạng thái cộng hưởng quỹ đạo với Sao Hải Vương. Kịch bản này giải thích tại sao Vành đại Kuiper và đĩa phân tán có khối lượng thấp như ngày nay và trong Vành đại Kuiper lại có các thiên thể cộng hưởng quỹ đạo với Sao Hải Vương.

Vành đai Kuiper

Đám mây Oort

Một nghiên cứu của Viện nghiên cứu Tây Nam San Antonio -Texas-Hoa Kỳ cho thấy Sao Mộc đã từng di cư vào vùng cách Mặt Trời 1.5 A.U và tại đây nó đã tiêu thụ đi nhiều vật chất hình thành lên Sao Hỏa, khiến cho Sao Hỏa không thể có kích thước lớn như Trái Đất được. Và sau khi Sao Thổ hình thành, Sao Mộc lại di cư ra phía bên ngoài.

Xem Thêm :  3 cách cài win 10 bản quyền mới nhất 2021, hướng dẫn kích hoạt key bản quyền windows 10

Phần 6 : Giai đoạn bắn phá dữ dội cuối cùng

Giai đoạn này xảy ra khoảng 500-600 triệu năm sau quá trình hình thành hành tinh và kéo dài tới vài trăm triệu năm. Đây là thời kỳ các vụ va chạm giữa các thiên thể xảy khốc liệt và thường xuyên nhất trong lịch sử phát triển của Hệ Mặt Trời, đặc biệt là vùng Hệ Mặt Trời bên trong. Các thiên thể trong Hệ Mặt Trời lúc đó bị bắn phá dữ dội bởi các thiên thach và sao chổi. Người ta còn cho rằng trong thời kỳ này còn xảy ra các vụ va chạm hành tinh khiến một vài hành tinh biến mất, Nổi bật là những vụ va chạm giả thuyết giữa Trái Đất và một hành tinh có tên Theia, vụ va chạm thổi bay lớp vỏ của Sao Thủy, đổi chiều tự quay của Sao Kim hay khiến cho trục của Sao Thiên Vương nằm ngang trên quỹ đạo…….

Một vụ va chạn giữa hai thiên thể

Châm ngòi cho các vụ bắn phá ở thời kỳ này là quá trình di cư của các hành tinh vòng ngoài. Sự hấp dẫn gián đoạn từ các hành tinh vòng ngoài trong quá trình chúng di cư đã đẩy một lượng các thiên thạch vào bên trong và gây ra va chạm với các thiên thể bên trong này. Thêm vào đó là việc xuất hiện của đám mây Oort, ở phía ngoài cùng của Hệ Mặt Trời. Dưới tác động của lực thủy triều thiên hà, các ngôi sao đi qua và các đám mây phân tử khổng lồ mà một lượng lớn vật chất trong Đám mây Oort bị đẩy vào vùng bên trong, hình thành lên các sao chổi lao vào bắn phá tất cả các thiên thể bên trong.

Các hành tinh vòng ngoài là tác nhân chủ yếu gây ra các vụ va chạm

Dấu vết còn lại của thời kỳ này là một loạt các hố va chạm vẫn còn tồn tại trên bề mặt các thiên thể trong Hệ Mặt Trời (đặc biệt là bề mặt Sao Thủy, Mặt Trăng và vệ tinh Calisto của Sao Mộc).Thời kỳ này tuy khốc liệt như vậy nhưng nó cũng góp phần vào quá trình bồi tụ vật chất để các hành tinh có thể đạt được kích thước như ngày nay.

Bề mặt Sao Thủy

Bề mặt Mặt Trăng

Miệng núi lửa va chạm Victoria trên Sao Hỏa

Miệng núi lửa va chạm tại Arizona, Mỹ

Các sự kiện như sao chổi Shoemaker – Levy va chạm với Sao Mộc (1994) hay các vụ thiên thạch rơi xuống Trái Đất là lời nhắc nhở rằng các vụ va chạm chưa kết thúc hoàn toàn và nó có thể tàn phá cũng như hủy diệt sự sống Trái Đất bất cứ lúc nào.



Sao chổi Shoemaker – Levy lao vào cực Nam của Sao Mộc

Phần cuối : Quá trình hình thành của các Mặt Trăng

Các mặt trăng trong Hệ Mặt Trời

Mặt trăng là những vệ tinh tự nhiên, tồn tại xung quanh hầu hết các hành tinh và hành tinh lùn của Hệ Mặt Trời. Các mặt trăng được hình thành theo một trong ba cơ chế sau :

• Hình thành trên một đĩa xung quanh hành tinh mẹ của chúng (chỉ xảy ra với các hành tinh khí khổng lồ).
• Hình thành từ mảnh vỡ của vụ va chạm giữa hành tinh mẹ với thiên thể khác.
• Bắt giữ một vật thể đi qua.

II/ Hình thành trên một đĩa xung quanh hành tinh mẹ

Mặt trăng Europa

Mặt trăng Io


Mặt trăng Ganymede

Sao Mộc và Sao Thổ có một số mặt trăng lớn như Io, Europa, Ganymede của Sao Mộc và Titan của Sao Thổ. Các mặt trăng này được cho là đã hình thành trên một đĩa xung quanh hành tinh mẹ của chúng (giống như khi các hành tinh này hình thành trên đĩa tiền hành tinh quanh Mặt Trời) bởi vì chúng có kích thước lớn và có sự gần gũi với hành tinh mẹ của chúng. Các đặc điểm trên không thể có được thông qua việc bắt giữ và bản chất khí của các hành tinh này cho thấy chúng không phải là sản phẩm của quá trình va chạm. Trái với các mặt trăng phía trong, các mặt trăng phía ngoài của những hành tinh này được cho là sản phẩm của các vụ bắt giữ các thiên thể đi qua, vì các mặt trăng này thường nhỏ và có quỹ đạo dị thường.

II/Hình thành từ mảnh vỡ của vụ va chạm giữa hành tinh mẹ với thiên thể khác

Vụ va chạn giữa Trái Đất và Theia

Mặt Trăng của Trái Đất được cho là sản phẩm sau một vụ va chạm giữa Trái Đất và một hành tinh cỡ Sao Hỏa có tên là Theia. Người ta cho rằng Theia là một hành tinh cỡ Sao Hỏa nằm trong điểm La Grăng L4 hoặc L5 đã bị kéo vào phía trong và va chạm với Trái Đất nguyên thủy.

Tuy chỉ là một vụ va chạm trượt qua nhưng nó cũng khiến Theia bị phá hủy hoàn toàn, lõi của nó đã rơi vào trong lõi Trái Đất nguyên thủy và lớp vỏ của nó và một phần vỏ Trái Đất bị thổi bay ra phía bên ngoài sau đó tập hợp lại với nhau và hình thành lên Mặt Trăng ngày nay. Mặt trăng Charon của Pluto cũng được cho là hình thành một cách tương tự giống như Mặt Trăng của Trái Đất.

III/ Bắt giữ một vật thể đi qua

Mặt trăng Triton của Sao Hải Vương được cho là một thiên thể nằm trong vành đai Kuiper bị Sao Hải Vương bắt giữ vì tính bất thường của nó. Nó bất thường ở chỗ thay vì quay theo chiều tự quay của hành tinh thì nó lại chuyển động theo chiều ngược lại. Hiện tượng này cũng được ghi nhận với các mặt trăng nhỏ xa Sao Mộc và Sao Thổ và ba mặt trăng phía ngoài cùng của Sao Thiên Vương.

Mặt trăng Triton

Các mặt trăng của các hành tinh đá được tạo ra bởi hai quá trình va chạm hoặc bắt giữ. Hai mặt trăng Deimos và Phobos được cho là hai tiểu hành tinh đã bị Sao Hỏa bắt giữ từ vành đai tiêu hành tinh. Do tính bất thường về hình dáng của chúng

Mặt trăng Deimos

Mặt trăng Phobos

Như vậy, sau 4,6 tỉ năm hình thành và phát triển, từ những hạt bụi trôi nổi trong vũ trụ, một hệ hành tinh đã được hình thành cùng với bao biến cố trong quá trình phát triển của nó. Kể từ đó cho tới nay, nhìn chung Hệ Mặt Trời phát triển tương đối ổn định, ít xảy ra các biến cố lớn, đây cũng là thời kỳ phát triển mạnh mẽ của sự sống trên Trái Đất. Tuy nhiên tương lai của hệ hành tinh này sẽ như thế nào và thời kỳ yên bình cho sự sống trên Trái Đất còn kéo dài được bao lâu, chúng ta hãy cùng chờ đợi trong loạt bài viết ” Tương lai của Hệ Mặt Trời”

Kết thúc

VY Canis Majoris – CLB thiên văn Hà Nội

Nguồn : thienvanhanoi.org

Share this:

Thích bài này:

Thích

Đang tải…


Khám phá bí ẩn các hành tinh trong Hệ Mặt trời | Khoa học vũ trụ – Top thú vị |


Khám phá bí ẩn các hành tinh trong Hệ Mặt trời | Khoa học vũ trụ Top thú vị |
Hệ mặt trời hay còn được gọi là Thái dương hệ, là 1 hệ hành tinh có mặt trời ở trung tâm và các thiên thể nằm trong phạm vi lực hấp dẫn của mặt trời, tất cả chúng được hình thành từ sự suy sụp của 1 đám mây phân tử khổng lồ cách đây 4,6 tỷ năm. Cho đến nay chúng ta đều biết rằng, hệ mặt trời có 8 hành tinh được xác nhận, ngoài ra còn có 1 hành tinh giả thuyết đó là hành tinh thứ 9, nó có thể đang lang thang đâu đó bên ngoài vành đai Kuiper. Vậy hôm nay, Top thú vị mời các bạn cùng đi khám phá những bí ẩn của các hành tinh trong hệ mặt trời
khoahoc vutru hemattroi

Đăng ký kênh tại đây: https://www.youtube.com/channel/UCJKg…

Thông tin chi tiết xin vui lòng liên hệ theo phần giới thiệu của kênh
Trân trọng cảm ơn! .
Tín dụng: NASA / ESA / ESO / CSA / Roscosmos / SpaceX / Pixabay

Xem thêm bài viết thuộc chuyên mục: Thủ Thuật
Xem thêm bài viết thuộc chuyên mục: Thủ Thuật

Related Articles

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai.

Back to top button