Sự ra đời của hệ Mặt Trời

Tham khảo tài liệu sự ra đời của hệ mặt trời, tài liệu phổ thông, vật lý phục vụ nhu cầu học tập, nghiên cứu và làm việc hiệu quả
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Sự ra đời của hệ Mặt TrờiSự ra đời của hệ Mặt TrờiTác giả: Đặng Vũ Tuấn Sơn 27/08/2007Việc tìm kiếm quá khứ của hệ Mặt Trời đã xuất hiện và trở thành một vấn đề hấp dẫn từ những thế kỉ 18,19 với nhiềucuộc tranh cãi. Việc nghiên cứu về sự ra đời của hệ Mặt Trời với các hành tinh của nó cùng các vệ tinh, các tiểu hànhtinh, sao chổi, thiên thạch … đòi hỏi phải trả lời được nhiều câu hỏi về cấu trúc cũng như những tính chất lí hoá màchúng ta đã biết như: Tại sao các hành tinh có cùng một mặt phẳng quĩ đạo và tại sao chúng chuyển động theo cùngmột hướng, yếu tố nào gây ra sự liên quan giữa sự quay của Mặt Trời và các hành tinh hay nguyên nhân sự phân bốxung lượng từ Mặt Trời tới các hành tinh quay quanh nó là gì …Nỗ lực trả lời các câu hỏi này đã dẫn đến nhiều ý tưởng và giả thuyết khác nhau về sự hình thành hệ hành tinh củachúng ta.Các lí thuyết cổ điểnTrước hết là thuyết tinh vân do Immanuel Kant* sáng lập và được hoàn thiện bởi Laplace* vào cuố i thế kỉ 18. Thuyết nàycho rằng hệ Mặt Trời ban đầu chỉ là một đám tinh vân (nebula) bao gồm khí và bụi. Đám tinh vân này tự quay quanh trụcmột cách chậm chạp. Mọi vật thể đều có lực hấp dẫn hướng tâm - tức là lực hấp dẫn hướng thẳng vào tâm vật thể. Lựcnày làm đám tinh vân quay ngày một nhanh, mật độ vật chất tăng lên do thể tích giảm xuống, tinh vân tụ lại thành mộtthiên thể dạng cầu – đó chính là Mặt Trời. Khối cầu Mặt Trời tiếp tục quay nhanh. Một bộ phận vật chất nhận được lực litâm đủ lớn để thắng được hấp dẫn vào tâm tách ra khỏi Mặt Trời sơ khai trở thành các vành vật chất (ring). Trong mỗivành này, hẫp dẫn lại đóng vai trò tập hợp vật chất thành các khối cầu lớn, đó là các hành tinh. Sự việc diễn ra tương tựđối với việc hình thành các vệ tinh từ sự quay của hành tinh. Việc tách vành vật chất thành các thiên thể nhỏ hơn đượcdừng lại khi lực li tâm sinh ra do sự quay của thiên thể không đủ lớn để thắng được hấp dẫn bản thân của thiên thể đó.Lí thuyết này không giải thích được yếu tố về sự phân bố xung lượng của các hành tinh khi chuyển động trên quĩ đạoVới cố gắng giải thích yếu tố này, đầu thế kỉ 20 đã có 2 lí thuyết được đề ra với cùng một ý tưởng chung là do sự tươngtác của một ngôi sao di chuyển gần Mặt trời gây ra sự xuất hiện các hành tinh.Lí thuyết va chạm do Chamberlin* và Moulton* đề ra vào những năm đầu tiên của thế kỉ 20 cho rằng đã có một ngôi saođi qua và có thể đã va chạm với Mặt Trời. Sự va chạm này gây ra những đợt triều (như thuỷ triều trên Trái Đất) lớn trênbề mặt của Mặt Trời. Các chấn động đó làm một lớp vật chất tách khỏi Mặt Trời và chuyển động trên các quĩ đạo elip.Khí và bụi tập hợp lại trên mỗi quĩ đạo tạo ra những thiên thể rắn, các quĩ đạo dần đi vào ổn định, các thiên thể rắn nàytrở thành các hành tinh.Năm 1918, James Jeans* và Harold Jeffreys* đề xuất lí thuyết triều, là một biến thể khác của lí thuyết va chạm nói trên.Giả thuyết này nói rằng trên bề mặt Mặt Trời đã xuất hiện một đợt triều lớn do một ngôi sao đi qua gần nó. Sức hút hấpdẫn của ngôi sao này cuốn khí và bụi từ Mặt Trời sơ khai thành các dòng chảy với khối lượng và kích thước khác nhautrên các quĩ đạo elip. Các dòng vật chất này, sau khi cô dặc lại, tạo thành hình dáng là các hành tinh như ngày nay. Líthuyết này cũng vẫn chưa giải thích được sự phân bố xung lượng của các hành tinh.Lí thuyết hiện đạiLí thuyết hiện đại quay lại với giả thuyết tinh vân của Laplace để giải thích cho sự phân bố xung lượng từ Mặt Trời đếncác hành tinh.. Tinh vân đó được xem như một hạt nhân đậm đặc bao quanh bởi một lớp khí và bụi mỏng. Lí thuyết nàygiống với lí thuyết do Gerard Kuiper* đưa ra, trong đó tinh vân xuất hiện sự quay không ổn định. Dưới tác dụng của cáclực li tâm cùng với chuyển động nhiễu loạn của các đợt triều trên bề mặt, nó tách ra các đám bụi tiền hành tinh(protoplanet) chuyển động quanh tâm chung, các đám bụi tiền hành tinh này co đặc lại thành các hành tinh. Hiển nhiêngiả thuyết này của Kuiper không giải thích được sự khác biệt đặc trưng về lí-hoá của các hành tinh.Lí thuyết hiện đại do một nhà khoa học khác là H.C. Urey* đưa ra. Giả thuyết này cho biết các hành tinh được hình thànhở nhiệt độ thấp khoảng 1200 đến 2200 độ C (chứ không phải ở nhiệt độ cao cùng với Mặt Trời như các giả thuyết nêutrên). Urey đề xuất rằng nhiệt độ này là vừa đủ. Nó đủ lớn để duy trì hoạt động của các chất khí như hydro hay heli,nhưng cũng đủ nhỏ để không làm nóng chảy các kim loại như sắt, silic. Dưới tác dụng của hấp dẫn, các đám bụi trêncác quĩ đạo tập hợp lại với nhau, trở thành các tiền hành tinh. Lúc này nhiệt độ bắt đầu tăng cao, các kim loạ i nặng cóxu hướng chìm sâu vào tâm khối vật chất và trở thành nhân nóng chảy của hành tinh, lớp ngoài gồm các nguyên tố nhẹhơn nguội dần tạo thành lớp vỏ. Với các hành tinh ở xa, các chất khí phía ngoài như metan, ammoniac… bị đẩy xuốngnhiệt độ rất thấp, chúng đóng băng lại ngăn cản sự tiếp cận của các nguyên tố nặng. Các hành tinh như thế trở thànhcác ...