Tại sao những hành tinh bên trong là đá trong khi các hành tinh bên ngoài là những quả cầu khí

Hình minh họa: Tại sao những hành tinh bên trong là đá trong khi các hành tinh bên ngoài là những quả cầu khí. Bách Khoa Tri Thức

(Nguồn ảnh: Internet)

Tại sao những hành tinh bên trong là đá trong khi các hành tinh bên ngoài là những quả cầu khí

Cách đây rất lâu vào năm 1755, triết gia Immanuel Kant đã đưa ra ý tưởng rằng mặt trời và các hành tinh được cô đặc lại từ một đám mây bụi và khí khổng lồ, từ đó rất nhiều kèn trống đã ca ngợi thêm “giả thiết tinh vân” này, giả thiết đã đưa ra một giải pháp thú vị và hấp dẫn cho câu hỏi tại sao những hành tinh nhỏ bằng đá như trái đất và sao Hỏa ở gần mặt trời hơn là “những gã khổng lồ bằng khí” đắc thắng như sao Mộc và sao Thổ. Khá đơn giản, sự hiện diện của mặt trời nóng bỏng đã hút cạn khí dễ bay hơi của vùng bên trong của đám mây nguyên thủy, chỉ để lại phía sau những vật chất nặng hơn, thứ đã sụp xuống dưới lực hấp dẫn của chính mình để hình thành các hành tinh đá, một trong số đó là nơi chúng ta đang cư ngụ.

Cũng giống như những tính toán cho hệ mặt trời của chúng ta, lý thuyết này đưa ra một dự đoán: những hành tinh giống sao Mộc cũng sẽ không bao giờ được tìm thấy ở quá gần ngôi sao mẹ của chúng trong các hệ mặt trời khác. Tuy nhiên, gần đây, theo giáo sư Scott Tremain, một nhà nghiên cứu hành tinh ở Đại học Princeton, đã buồn bã nhận xét: “Hầu hết các dự đoán của các nhà lý luận về sự hình thành hành tinh đều đã sai” và lý thuyết này cũng không phải là một ngoại lệ. Không lâu sau khi các nhà thiên văn học bắt đầu phát hiện các hệ hành tinh bên ngoài hệ mặt trời, họ cũng đã phát hiện ra các quả cầu khí khổng lồ xoay quanh rất gần các ngôi sao trung tâm.

Họ đã cố đưa ra một vài lời giải thích thay thế khác, chẳng hạn như ý niệm rằng các quả cầu khí khổng lồ thực ra có thể được hình thành ở những phần lạnh hơn của tinh vân nhưng sau đó lại chuyển động xoắn ốc vào trong, nhưng lý thuyết nào cũng có vấn đề (ví dụ, giải thích tại sao các quả cầu khí khổng lồ này không tiếp tục chuyển động xoắn ốc vào trong cho tới khi bị đốt cháy). Có thể là bởi vì thực sự không có một cách giải thích đơn giản.

Tại sao những chất thải hạt nhân không thể được chuyển tới mặt trời trên các tên lửa?

Chỉ mỗi vương quốc Anh cũng đang ngồi trên 3.000 tấn chất thải hạt nhân mức độ cao và việc thoát khỏi chúng một cách an toàn đang là một vấn đề cấp bách. Đối diện với vấn đề này, việc chuyển tất cả chất thải lên “lò thiêu lớn của bầu trời” có vẻ là một ý tưởng tuyệt vời; với một sức chứa 25 tấn, tàu vũ trụ con thoi có thể giải thoát nước Anh khỏi chất thải nguy hiểm của nó trong khoảng 120 chuyến bay, gần bằng tất cả những chuyến bay cho tới giờ. Lý do mà ý tưởng đó không được thực hiện là do chỉ cần một tai nạn thì có thể rải chất thải hoạt động phóng xạ mức độ cao xuống cả một vùng rộng lớn - và giống như thảm họa của tàu Colombia năm 2003 đã cho thấy, đây không chỉ là một nguy cơ trên lý thuyết.

Tại sao tất cả các hành tinh trong hệ mặt trời đều tự xoay và quay quanh mặt trời theo hướng ngược chiều kim đồng hồ?

Thực tế, sao Kim, sao Thiên Vương và sao Diêm Vương xoay theo chiều kim đồng hồ, có thể là kết quả của việc bị giật và kéo bởi những va chạm sớm trong lịch sử của hệ mặt trời. Tuy nhiên, những hành tinh còn lại thì xoay ngược chiều kim đồng hồ và chắc chắn là chúng đều quanh quay mặt trời theo hướng ngược chiều kim đồng hồ. Để giải thích được tại sao thì cần câu trả lời cho hai câu hỏi: tại sao các hành tinh đều quay quanh mặt trời theo cùng một chiều và tại sao là ngược chiều kim đồng hồ?

Câu trả lời cho câu hỏi đầu tiên nằm ở quá trình hệ mặt trời được hình thành. Quan điểm thịnh hành (tuy nhiên vẫn không phải là không có vấn đề) là mặt trời và các hành tinh được hình thành từ một đám mây khí và bụi đã sụp xuống dưới lực hấp dẫn của chính nó; trong quá trình này nó tạo ra một hình đĩa xoay nhanh hơn liên tục và chứa những vùng có mật độ khí bụi cao hơn đôi chút, tới lượt những vùng này lại sụp xuống để tạo nên planetesimal: các khối nhỏ của bụi và khí kết cụm lại với nhau để tạo nên các hành tinh.

Với nguồn gốc chung của chúng, đương nhiên chúng được cho rằng là có chung một hướng quỹ đạo - nhưng tại sao lại ngược chiều kim đồng hồ? Câu trả lời lại nằm ở định nghĩa chiều kim đồng hồ; chiều mà các cây kim của đồng hồ xoay theo. Điều này được xác định cách đây nhiều thế kỷ bởi sự chuyển động “theo chiều kim đồng hồ” của mặt trời ngang qua bầu trời và do đó cũng là chuyển động của cái bóng xung quanh đồng hồ mặt trời. Đương nhiên, mặt trời không thực sự di chuyển theo chiều kim đồng hồ ngang qua bầu trời: sự thật là do trái đất xoay theo hướng ngược lại nên tạo ra ảo giác này, đồng thời đã gọi hướng của chuyển động hành tinh là “ngược chiều kim đồng hồ”.

Tại sao tàu không gian con thoi không thể vào lại khí quyển trái đất một cách nhẹ nhàng bằng cách sử dụng các động cơ tên lửa của nó để làm chậm lại quá trình đáp xuống?

Đó là vấn đề an toàn và chi phí. Ta đã tốn một năng lượng khổng lồ để đưa tàu con thoi vào quỹ đạo, như những đợt phóng tên lửa ngoạn mục đã minh chứng. Lượng năng lượng đó lại phải được đốt hết một lần nữa khi tàu con thoi trở về căn cứ, điều chắc chắn có thể thực hiện được nhờ việc sử dụng năng lượng của các tên lửa đẩy lùi. Điều rắc rối là chi phí cho nguồn năng lượng đó quá lớn. Sau đó lại còn một khả năng làm nản lòng khác là các tên lửa đẩy lùi thất bại trong việc đáp xuống. Việc sử dụng sức kéo khí động học để phát tán bớt năng lượng là vừa rẻ vừa an toàn hơn nhiều - điều đã được chứng minh bởi một thực tế là thất bại của tàu Colombia 2003 là một thất bại đầu tiên của lớp chắn nhiệt trong 40 năm du hành không gian.

Tại sao những hành tinh bên trong là đá trong khi các hành tinh bên ngoài là những quả cầu khí || Bách Khoa Tri Thức || Khám phá thế giới