Sự ra đời của hệ Mặt Trời (Đặng Vũ Tuấn Sơn)

Việc 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 nhiều cuộc 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 hành tinh, sao chổi, thiên thạch … đòi hỏi phải trả lời được nhiều câu hỏi về cấu trúc cũng như những tính chất lí hoá mà chúng ta đã biết như: Tại sao các hành tinh có cùng một mặt phẳng quĩ đạo và tại...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Sự ra đời của hệ Mặt Trời (Đặng Vũ Tuấn Sơn) Sự ra đời của hệ Mặt Trời Việc tìm kiếm quá khứ của hệ Mặt Trời đã xuất hiện và trở thành mộtvấn đề hấp dẫn từ những thế kỉ 18,19 với nhiều cuộc tranh cãi. Việc nghiêncứu về sự ra đời của hệ Mặt Trời với các hành tinh của nó cùng các vệ tinh,các tiểu hành tinh, sao chổi, thiên thạch … đòi hỏi phải trả lời được nhiềucâu hỏi về cấu trúc cũng như những tính chất lí hoá mà chúng ta đã biết như:Tại sao các hành tinh có cùng một mặt phẳng quĩ đạo và tại sao chúngchuyển động theo cùng một hướng, yếu tố nào gây ra sự liên quan giữa sựquay của Mặt Trời và các hành tinh hay nguyên nhân sự phân bố xung lượngtừ 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 thuyếtkhác nhau về sự hình thành hệ hành tinh của chúng ta. Các lí thuyết cổ điển Trước hết là thuyết tinh vân do Immanuel Kant* sáng lập và đượchoàn thiện bởi Laplace* vào cuối thế kỉ 18. Thuyết này cho rằng hệ MặtTrời ban đầu chỉ là một đám tinh vân (nebula) bao gồm khí và bụi. Đám tinhvân này tự quay quanh trục một cách chậm chạp. Mọi vật thể đều có lực hấpdẫn hướng tâm - tức là lực hấp dẫn hướng thẳng vào tâm vật thể. Lực nàylàm đám tinh vân quay ngày một nhanh, mật độ vật chất tăng lên do thể tíchgiảm xuống, tinh vân tụ lại thành một thiên thể dạng cầu – đó chính là MặtTrời. Khối cầu Mặt Trời tiếp tục quay nhanh. Một bộ phận vật chất nhậnđược lực li tâm đủ lớn để thắng được hấp dẫn vào tâm tách ra khỏi Mặt Trờisơ khai trở thành các vành vật chất (ring). Trong mỗi vành này, hẫp dẫn lạiđóng vai trò tập hợp vật chất thành các khối cầu lớn, đó là các hành tinh. Sựviệc diễn ra tương tự đối với việc hình thành các vệ tinh từ sự quay của hànhtinh. Việc tách vành vật chất thành các thiên thể nhỏ hơn được dừng lại khilực li tâm sinh ra do sự quay của thiên thể không đủ lớn để thắng được hấpdẫn bản thân của thiên thể đó. Lí thuyết này không giải thích được yếu tố vềsự phân bố xung lượng của các hành tinh khi chuyển động trên quĩ đạo Với cố gắng giải thích yếu tố này, đầu thế kỉ 20 đã có 2 lí thuyết đượcđề ra với cùng một ý tưởng chung là do sự tương tác của một ngôi sao dichuyển gần Mặt trời gây ra sự xuất hiện các hành tinh. Lí thuyết va chạm do Chamberlin* và Moulton* đề ra vào những nămđầu tiên của thế kỉ 20 cho rằng đã có một ngôi sao đi qua và có thể đã vachạm với Mặt Trời. Sự va chạm này gây ra những đợt triều (như thuỷ triềutrên Trái Đất) lớn trên bề mặt của Mặt Trời. Các chấn động đó làm một lớpvật chất tách khỏi Mặt Trời và chuyển động trên các quĩ đạo elip. Khí và bụitập hợp lại trên mỗi quĩ đạo tạo ra những thiên thể rắn, các quĩ đạo dần đivào ổn định, các thiên thể rắn này trở thành các hành tinh. Năm 1918, James Jeans* và Harold Jeffreys* đề xuất lí thuyết triều, làmột biến thể khác của lí thuyết va chạm nói trên. Giả thuyết này nói rằngtrên bề mặt Mặt Trời đã xuất hiện một đợt triều lớn do một ngôi sao đi quagần nó. Sức hút hấp dẫn của ngôi sao này cuốn khí và bụi từ Mặt Trời sơkhai thành các dòng chảy với khối lượng và kích thước khác nhau trên cácquĩ đạo elip. Các dòng vật chất này, sau khi cô dặc lại, tạo thành hình dánglà các hành tinh như ngày nay. Lí thuyết này cũng vẫn chưa giải thích đượcsự phân bố xung lượng của các hành tinh. Lí thuyết hiện đại Lí thuyết hiện đại quay lại với giả thuyết tinh vân của Laplace để giảithích cho sự phân bố xung lượng từ Mặt Trời đến các hành tinh.. Tinh vânđó được xem như một hạt nhân đậm đặc bao quanh bởi một lớp khí và bụimỏng. Lí thuyết này giống với lí thuyết do Gerard Kuiper* đ ưa ra, trong đótinh vân xuất hiện sự quay không ổn định. Dưới tác dụng của các lực li tâmcùng với chuyển động nhiễu loạn của các đợt triều trên bề mặt, nó tách racác đám bụi tiền hành tinh (protoplanet) chuyển động quanh tâm chung, cácđám bụi tiền hành tinh này co đặc lại thành các hành tinh. Hiển nhiên giảthuyết này của Kuiper không giải thích được sự khác biệt đặc trưng về lí-hoácủa 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 thành ở nhiệt độ thấpkhoảng 1200 đến 2200 độ C (chứ không phải ở nhiệt độ cao c ùng với MặtTrời như các giả thuyết nêu trên). 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, nhưngcũng đủ nhỏ để không làm nóng chảy các kim loại như sắt, silic. Dưới tácdụng của hấp dẫn, các đám bụi trên các quĩ đạo tập hợp lại với nhau, trởthành các tiền hành tinh. Lúc này nhiệt độ bắt đầu tăng cao, các kim loạinặng có xu hướng chìm sâu vào tâm khối vật chất và trở thành nhân nóngchảy của hành tinh, lớp ngoài gồm các nguyên tố nhẹ hơn nguội dần tạothành lớp vỏ. Với các hành tinh ở xa, các chất khí phía ngoài như metan,ammoniac… bị đẩy xu ...