Khi ngước nhìn bầu trời đêm, chiêm ngưỡng những vì sao và hành tinh trong hệ Mặt Trời, chúng ta không khỏi kinh ngạc trước sự tinh xảo và phức tạp của toàn bộ hệ thống này. Hệ Mặt Trời, với Mặt Trời là ngôi sao trung tâm, cùng các hành tinh, vệ tinh, tiểu hành tinh và vô số thiên thể khác, thực sự là một cỗ máy cực kỳ tinh vi.
Một thí nghiệm của nhà vật lý thiên văn tại Đại học California đã chứng minh điều này. Nếu thêm một hành tinh đất đá vào giữa Sao Hỏa và Sao Mộc, Trái Đất sẽ bị đẩy ra khỏi hệ Mặt Trời, và sự sống trên đó cũng sẽ bị xóa sổ. Thí nghiệm này cho thấy sự cân bằng mong manh và phức tạp của hệ Mặt Trời, nơi mọi yếu tố đều liên kết chặt chẽ với nhau.
Sự Gián Đoạn Trong Hệ Mặt Trời Và Thí Nghiệm Đáng Kinh Ngạc
Nhà vật lý thiên văn Stephen Ken của Đại học California giải thích rằng thí nghiệm của ông nhằm giải đáp hai sự gián đoạn đáng chú ý trong khoa học hành tinh. Thứ nhất, đó là sự gián đoạn giữa kích thước của các hành tinh đất đá và các hành tinh khí khổng lồ. Hành tinh đất đá lớn nhất là Trái Đất, còn hành tinh khí khổng lồ nhỏ nhất là Sao Hải Vương, to gấp 4 lần và nặng hơn Trái Đất 17 lần. Không có hành tinh nào nằm giữa hai loại này, trong khi ở các hệ sao khác, có nhiều hành tinh có khối lượng nằm trong khoảng trống đó, được gọi là “siêu Trái Đất”.
Thứ hai, là sự gián đoạn về vị trí giữa Sao Hỏa và Sao Mộc. Các nhà khoa học hành tinh thường mong muốn có một hành tinh nào đó ở giữa hai hành tinh này, nó giống như một “khu đất bị bỏ trống”. Những gián đoạn này có thể cung cấp những hiểu biết quan trọng về cấu trúc của hệ Mặt Trời và sự tiến hóa của Trái Đất.
Để làm sáng tỏ vấn đề này, Ken đã chạy các mô phỏng động trên máy tính về một hành tinh nằm giữa Sao Hỏa và Sao Mộc với nhiều khối lượng khác nhau, và quan sát các tác động của nó lên quỹ đạo của các hành tinh khác. Kết quả cho thấy, sự xuất hiện của một hành tinh như vậy sẽ gây ra một “cú hích” đủ lớn để làm cho hệ Mặt Trời mất ổn định.
Mặc dù nhiều nhà thiên văn học đã mong muốn có thêm hành tinh này, nhưng thật tốt là chúng ta đã không có nó. Sao Mộc, hành tinh lớn hơn nhiều so với tất cả các hành tinh khác cộng lại, có khối lượng gấp 318 lần Trái Đất. Lực hấp dẫn của nó có tác động rất lớn, và nếu có một siêu Trái Đất trong hệ Mặt Trời của chúng ta, chỉ cần một thiên thể nào đó “đi lạc” và làm xáo trộn Sao Mộc một chút, tất cả các hành tinh khác sẽ bị ảnh hưởng nghiêm trọng. Tùy thuộc vào khối lượng và vị trí chính xác của siêu Trái Đất, nó có thể đẩy Sao Thủy, Sao Kim và cả Trái Đất ra khỏi hệ Mặt Trời, hoặc làm mất ổn định quỹ đạo của Sao Thiên Vương và Sao Hải Vương, “ném” chúng vào không gian bên ngoài.
Sự xuất hiện của một siêu Trái Đất cũng sẽ thay đổi hình dạng quỹ đạo của Trái Đất, khiến nó trở thành một nơi khó sống hơn nhiều, thậm chí có thể xóa sổ hoàn toàn sự sống. Ngay cả khi khối lượng của hành tinh hư cấu nhỏ hơn và được đặt trực tiếp vào giữa Sao Hỏa và Sao Mộc, nó cũng chỉ ổn định trong một thời gian ngắn, và chỉ cần di chuyển một chút theo bất kỳ hướng nào, mọi thứ sẽ trở nên tồi tệ.
Ý Nghĩa Của Nghiên Cứu Và Sự Tinh Vi Của Hệ Mặt Trời
Nghiên cứu mới này có ý nghĩa quan trọng trong việc tìm kiếm khả năng chứa đựng sự sống của các hành tinh trong các hệ Mặt Trời khác. Mặc dù xác suất tìm ra các hành tinh khí khổng lồ xa ngôi sao chủ như Sao Mộc chỉ khoảng 10%, sự hiện diện của chúng có thể quyết định liệu các hành tinh láng giềng như Trái Đất hoặc siêu Trái Đất có quỹ đạo ổn định hay không.
Những kết quả này đã khiến chúng ta cảm thấy tôn trọng đối với trật tự mong manh của các hành tinh ổn định xung quanh Mặt Trời. Hệ Mặt Trời của chúng ta được điều chỉnh tinh vi hơn những gì chúng ta đánh giá trước đây, hoạt động giống như những bánh răng đồng hồ phức tạp. Thêm càng nhiều bánh răng vào, tất cả sẽ hỏng.
Bên Trong Mặt Trời: Hành Trình Khám Phá Ngôi Sao Trung Tâm
Cho đến nay, Mặt Trời luôn là ngôi sao mà loài người chưa thể chạm tới được vì sức nóng khủng khiếp của nó. Các nhà khoa học tin rằng trong tương lai, với sự phát triển của khoa học và công nghệ, chúng ta có thể tiếp cận được Mặt Trời. Vậy khi các phi hành gia hạ cánh xuống Mặt Trời, họ sẽ thấy gì? Và làm thế nào để tới gần Mặt Trời?
Mặt Trời được ví von như một quả cầu lửa khổng lồ sưởi ấm cho nhân loại. Nhiệt độ thấp nhất của Mặt Trời cũng lên tới 5.500 độ C, ngưỡng nhiệt có thể đốt cháy hầu hết mọi vật liệu. Bộ quần áo bảo hộ hiện tại của phi hành gia chỉ chịu được mức nhiệt 120 độ C. Nếu nhiệt độ bên ngoài cao hơn, bộ đồ bảo hộ sẽ trở thành “phòng xông hơi” và người mặc sẽ bị mất nước đến chết. Con người chỉ cần vượt qua mốc 4,8 triệu km cách Mặt Trời sẽ ngay lập tức hóa thành cát bụi.
Nếu chọn cách bay đến Mặt Trời bằng tàu con thoi, loài người có thể tới gần hơn nhờ tấm nhiệt gia cường carbon cacbon, giúp tàu chịu được nhiệt độ lên tới gần 2.600 độ C. Nếu toàn bộ con tàu được bọc bởi lớp nhiệt gia cường này, phi hành gia có thể tới gần Mặt Trời ở khoảng cách 2 triệu km. Tuy nhiên, lớp bảo vệ này cũng sẽ nhanh chóng bị hỏng và các phi hành gia sẽ phải quay đầu.
NASA đã thử đưa tàu thăm dò Mặt Trời Parker lặn vào bầu khí quyển của Mặt Trời để lấy mẫu các hạt từ vành Nhật Hoa. Con tàu được phóng vào năm 2018 và đã tiến hành 7 lần bay qua Mặt Trời trước khi lặn vào vành Nhật Hoa vào ngày 28 tháng 04 năm 2021. Tàu Parker cách Mặt Trời 13 triệu km và được bảo vệ bởi lớp giáp nhiệt làm bằng carbon composite phủ gốm dày 11.43cm, cho phép chịu nhiệt lên tới 1377 độ C, đủ để nó có thể chống chọi khi tiếp cận Mặt Trời ở khoảng cách 6,16 triệu km. Để thắng được lực hấp dẫn của Mặt Trời, tàu phải lao trong không gian với vận tốc 692.000 km/giờ.
Với những gì tàu Parker đã làm được, con người hoàn toàn có thể hy vọng về việc hạ cánh xuống bề mặt của Mặt Trời trong tương lai.
Khám Phá Các Tầng Của Mặt Trời
Khi tới gần Mặt Trời, thứ đầu tiên chúng ta gặp phải là vành Nhật Hoa. Đây là vành ánh sáng phát ra từ không gian xung quanh Mặt Trời, mật độ vật chất thấp và tán xạ bức xạ điện từ từ Mặt Trời, tạo ra ánh sáng yếu có thể quan sát khi Mặt Trời bị che khuất trong nhật thực toàn phần. Vành Nhật Hoa nóng đến 1 triệu độ C, trong khi quang quyển của Mặt Trời chỉ khoảng 5.500 độ C.
Sau khi đi qua vành Nhật Hoa, chúng ta sẽ tới tầng quang quyển. Đây là phần bề mặt có thể nhìn thấy của Mặt Trời, có nhiệt độ khoảng 6.000 độ C, dày khoảng 100km. Toàn bộ ánh sáng Mặt Trời được bức xạ từ quang quyển. Các hoạt động của Mặt Trời thường xảy ra ở đây, như sự chuyển động của plasma trong vùng đối lưu tạo thành các từ trường mạnh, sau đó các từ trường này được kéo lên từ bên trong Mặt Trời và chui vào bề mặt nhìn thấy dưới dạng các vết đen Mặt Trời.
Vượt qua quang quyển, chúng ta đã thực sự đến phần bên trong của Mặt Trời. Điểm dừng đầu tiên là vùng đối lưu. Sau quãng đường 200.000 km (gấp 15 lần đường kính Trái Đất) chúng ta đến vùng bức xạ. Vùng này có nhiệt độ 2 triệu độ C. Nếu có thể nhìn thấy các hạt photon, chúng ta sẽ thấy chúng nhảy nhót giữa các hạt nguyên tử tạo thành “cla”.
Cuối cùng là lõi của Mặt Trời. Để vào được vùng này, chúng ta phải thu mình nhỏ lại cỡ một nguyên tử. Các nguyên tử hydrogen trong lõi Mặt Trời nhỏ hơn hàng triệu lần so với một hạt cát. Áp suất và sức nóng kinh khủng lên tới 15 triệu độ C ép các nguyên tử này lại gần nhau đến mức chúng kết hợp với nhau tạo thành những nguyên tử mới nặng hơn. Đây chính là phản ứng tổng hợp hạt nhân, các nguyên tử hydrogen kết hợp tạo thành helium và phần bên trong lõi Mặt Trời sẽ có màu hồng rất đẹp mắt.
Kết Luận
Hệ Mặt Trời là một cỗ máy tinh vi và phức tạp, được điều chỉnh một cách hoàn hảo để duy trì sự sống trên Trái Đất. Nghiên cứu về sự gián đoạn trong hệ Mặt Trời và sự khám phá các tầng của Mặt Trời cho thấy vũ trụ còn chứa đựng nhiều điều bí ẩn và đáng kinh ngạc. Những nỗ lực của các nhà khoa học trong việc tìm hiểu về hệ Mặt Trời không chỉ giúp chúng ta hiểu rõ hơn về nguồn gốc của mình mà còn mở ra những khả năng mới trong việc khám phá vũ trụ rộng lớn.