10 bí ẩn – mười “kỳ án” trong Thái dương hệ

Sau đây là những thiên thể trong Thái dương hệ.
Mặt trời, chung quanh mặt trời là những hành tinh cùng với các vệ tinh của chúng:
1/ Mercure/Sao Thủy/
2/ Venus/Sao Kim/
3/  Quả đất với vệ tinh là mặt trăng
4/  Mars/Sao Hỏa/với các vệ tinh là. Phobos & Deimos
5/ Ceres, một tiểu hành tinh (asteroid) tìm thấy năm 1801
Các tiểu hành tinh  quay quanh mặt trời có quỹ đạo nằm giữa các quỹ đạo của Mars và Jupiter
6/ Jupiter/ Sao Mộc/với các vệ tinh là Io,  Europe
7 /  Saturne / Sao Thổ/với các vệ tinh  là  Titan,  Encelade
8 /  Uranus/Sao Uranus/
9 /  Neptune/ Sao Hải vương/
#   Vành Kuiper là một vùng trong Thái dương hệ trải rộng sau quỹ đạo của Neptune, các thành viên trong vành này được gọi là siêu-Neptune
10 / Pluton / Sao Diêm vương/với vệ tinh là Charon.
Theo quyết định gây tranh cãi của IAU(International Astronomical Union-Hội đồng Thiên văn quốc tế), Pluton không còn là hành tinh.
11 /   2003 UB313 (tức Xena hay còn gọi là Eris) phát hiện ngày 29 tháng 7 năm 2005.
12/  Các sao chổi
#   Mây Oort ( theo tên của nhà thiên văn Đức Jan Oort) là một đám mây hình cầu, cái nôi của nhiều sao chổi.
——————————-
Xét từ quan điểm vũ trụ, Thái dương hệ chứa những điều bí mật như trong những vụ án ly kỳ, hiện trường còn đó song tình tiết vụ án chưa được làm rõ. Đã xảy ra những va chạm, những hủy diệt của các hành tinh không khác gì những cuộc chạm trán, hành xử trong các kỳ án.
Từ hiện trạng của Thái dương hệ các nhà khoa học hy vọng khôi phục lại quá trình hình thành của nó. Nguời ta nghiên cứu từ mặt trời, đến các hành tinh, các tiểu hành tinh, các vệ tinh, các sao chổi hòng mong lượm nhặt mọi thông tin cần thiết cho sự khôi phục đó. Một trong những công cụ cơ bản là các trạm thăm dò, đây là một ưu thế của các nhà hành tinh học (planetologue) so với các đồng nghiệp, các nhà vũ trụ học chuyên nghiên cứu các sao và vũ trụ vì những trạm thăm dò này có thể “sờ mó” được các đối tượng nghiên cứu khi chúng bay quanh hoặc đổ bộ xuống đối tượng. Một kỷ nguyên mới đã mở ra khi trạm Mariner của Mỹ ngày 14 tháng 7 năm 1965 gửi về mặt đất những hình ảnh đầu tiên của sao Hỏa. Trạm thăm dò Huygens đổ bộ lên vệ tinh Titan năm ngoái đã cho những thông tin bất ngờ: người ta tưởng tượng trên bề mặt Titan sẽ là những núi lửa cao ngất, những con sông dài song người ta chỉ tìm thấy một cảnh tượng gần giống trên sao Kim, dường như thiên nhiên có nhiều sức tưởng tượng hơn các nhà khoa học.
Sau đây là 10 điều bí ẩn của Thái dương hệ. .  ..

1. Bí ẩn số một: Liệu có sự sống trên sao Hỏa?
Trước đây sao Hỏa đã có những thời kỳ ấm và ẩm ướt, rất thuận tiện cho sự sống nảy sinh. Song năm 1976 trạm thăm dò Viking không tìm thấy dấu vết của các vi khuẩn sống. Các robot Opportunity & Spirit cũng không tìm thấy tín  hiệu nào của sự sống trong hiện tại và quá khứ trên sao Hỏa.
Song liệu có phải đào sâu dưới bề mặt mới hy vọng tìm được dư tích và các hóa thạch chứng minh sự sống? Rất có thể dưới độ sâu nhiều km tồn tại những mạch nước nuôi dưỡng nhờ những hoạt động địa nhiệt lại có sự sống trong đó? Nếu chưa có một đoàn thám hiểm lên đấy thì làm sao thực hiện được việc đi sâu vào lòng sao Hỏa để tìm sự sống?

2. Bí ẩn số hai: Còn những hành tinh nào nữa chưa được phát hiện trong Thái dương hệ?
Các nhà hành tinh học và vật lý học đang có hy vọng phát hiện những hành tinh (có thể có kích thước cỡ sao Diêm vương) nhờ những kính viễn vọng. Một vùng đặc biệt được quan tâm là vành Kuiper, đây là một vùng có khả năng chứa nhiều hành tinh giá lạnh (có cả sao Diêm vương) nằm sau sao Hải vương và xa mặt trời khoảng mười lần so với quả đất. Trong năm 2005 người ta đã phát hiện trong vành Kuiper thiên thể Xena (mã số là 2003UB313) với đường kính bằng 2400 km, 5% lớn hơn sao Diêm vương.
Có thể đây là hành tinh số 11 (song điều này chưa được sự đồng thuận của các nhà hành tinh học).
Người ta còn nói đến khả năng tồn tại nhiều hành tinh khác nữa với chu kỳ quay quanh mặt trời bằng nhiều ngàn năm và nếu hiện nay chúng còn ở xa mặt trời thì không thể quan sát chúng được!

Quỹ đạo của 2003UB313

3. Bí ẩn số ba: Liệu có dự báo được các cơn thịnh nộ của mặt trời?
Mặt trời là sao ở gần quả đất, nhưng nhiều bí mật của nó vẫn còn nằm trong bóng tối. Mặt trời lớn hơn quả đất khoảng 110 lần đang phát ra năng lượng nhờ tổng hợp nhiệt hạch.
Trên mặt trời có những điểm đen (người ta cho rằng tạo nên bởi từ trường của mặt trời), ở đó nhiệt độ thấp hơn chung quanh. Tại vùng những điểm đen đó xảy ra những vụ nổ, càng nhiều điểm đen thì càng nhiều vụ nổ. Vụ nổ được ghi nhận đầu tiên bởi Richard Carrington vào năm 1859. Mỗi điểm đen có kích thước khoảng 20.000 km. Số các điểm đen đó đạt cực đại trong chu kỳ 11 năm.

Các điểm này được hình thành trong chiều sâu của mặt trời, vì hiện tượng đối lưu mà chúng xuất hiện trên bề mặt dưới dạng những cung lửa mà mỗi điểm mút ứng với một điểm đen (tương tự như hai cực của một thanh nam
châm). Khi các cung từ trường này bị xoắn chằng chịt với nhau thì các cung bị đứt và vụ nổ xảy ra, mặt trời phát ra trong vũ trụ những dòng hạt, tia X và tia cực tím. Các vụ nổ đạt cực đại theo một chu kỳ cực đại của các điểm đen nghĩa là bằng 11 năm.Tại sao 11 năm? Chưa ai giải thích được.

Một vụ nổ, một cơn thịnh nộ của mặt trời

4. Bí ẩn số bốn: Tại sao Quả đất có một từ trường?
Nguời ta biết sử dụng la bàn đã từ 1000 năm nhờ sự tồn tại của từ trường. Từ trường đã đảo cực (chuyển Bắc thành Nam và ngược lại) 100 lần trong vòng 50 triệu năm nay. Người ta cho rằng nguyên nhân của từ trường là sự tồn tại những chuyển động cuộn xoáy  mạnh trong lòng đại dương của một chất lỏng kim loại nằm sâu trong lòng đất. Song hiện nay vẫn chưa ai hiểu được động học của máy phát đó, lại càng không hiểu vì sao lại có hiện tượng đảo cực.

5. Bí ẩn số năm: Có tồn tại nhiều hệ tương tự như Thái dương hệ?

Từ trường quả đất bảo vệ bề mặt quả đất đối với những hạt có điện tích từ gió mặt trời, phía hướng về mặt trời từ trường bị nén lại còn phía đêm từ trường kéo dài ra xa.

Trong vòng 10 năm người ta đã phát hiện ít nhất 190 hành tinh chuyển động xung quanh những sao như mặt trời. Nhiều số trong các hành tinh đó quả thực cấu thành những hệ, song có hệ nào tương tự như Thái dương hệ? Nghiên cứu những hệ này sẽ góp phần tìm hiểu sự hình thành của hệ Thái dương và đem lại hy vọng phát hiện sự sống trên một hành tinh tương tự quả đất.
6. Bí ẩn số sáu: Tại sao sao Kim đã trở thành một địa ngục?

Các đĩa gồm những mảnh vỡ xung quanh sao HD53143 và HD 139664 dường như tương tự với vành Kuiper của Thái dương hệ. Liệu trong các vành này có tồn tại một hành tinh như quả đất?

Sao Kim và quả đất có kích thước và khối lượng gần giống nhau. Song sự giống nhau dừng tại đó. Nhiệt độ trên sao Kim bằng 460 oC, thứ nhất vì sao Kim ở gần mặt trời hơn quả đất (108 triệu km so với 150 triệu km) song đó chưa phải là tất cả mà vì một yếu tố thứ hai  quan trọng hơn là hiệu ứng lồng kính. Lượng CO2 trên sao Kim đã đun nóng các đại dương và cuối cùng làm cho các đại dương biến mất và sao Kim không ngừng nóng lên. Có phải chăng đây là câu trả lời vì đâu sao Kim biến thành một địa ngục?

7. Bí ẩn số bảy: Những vành đai của các hành tinh đã hình thành như thế nào?
Đến năm 1977 thì người ta chỉ biết có sao Thổ là có các vành đai quay chung quanh. Song mười  năm sau thì người ta phát hiện các sao như Uranus, sao Mộc, sao Hải vương cũng có các vành đai bao quanh. Các vành đai này gồm hàng tỷ khối băng lẫn với đá có kích thước từ vài micromét đến nhiều km.Hiện nay người ta không thể hiểu được các vành đai này đã hình thành như thế nào và một điều kỳ lạ là chúng không tan biến vì sự bắn phá của các dòng các thiên thạch , lẽ ra chúng đã mất đi từ mười triệu năm trước! Còn nếu chúng  được hình thành muộn hơn cho nên tồn tại đến ngày nay thì một câu hỏi khác lại được đặt ra là cơ chế nào đã kìm hãm sự hình thành đó?
Người ta cho rằng các vành đai đó có thể là dư tích của nhiều hành tinh khác.

Sao Thổ cùng các vành đai.

8. Bí ẩn số tám: Các hành tinh đã xuất hiện như thế nào?
Hãy tưởng tượng một đám tinh vân gồm bụi và khí, như đã tồn tại nhiều tỷ năm về trước trong vũ trụ. Dưới tác động của trọng trường bản thân đám tinh vân co lại theo hình xoắn ốc làm thành một đĩa quanh mặt trời…
Các hạt bụi tích tụ lại dần tạo nên những vi hành tinh, mầm mống của những hành tinh hiện nay. Đây là một kịch bản đơn giản và rất đẹp … tiếc rằng kịch bản này không làm việc. Những thiên thể có kích thước cỡ 100 m sẽ mau chóng rơi vào mặt trời trong một thời gian ngắn hơn là thời gian để chúng tích tụ lại đề làm thành một hành tinh. Đành vĩnh biệt giả thuyết các vi hành tinh. Và nếu các hành tinh xuất hiện thì chúng phải rơi dần vào mặt trời. Sao Hỏa đáng lý đã di chuyển dần theo hình xoắn ốc vào mặt trời trong vòng 100.000 năm.
Điều bí ẩn ở đây là vì sao cuộc di chuyển đó không xảy ra trong Thái dương hệ, điều gì đã làm chậm thậm chí ngăn cản hiện tượng di chuyển đó. Người ta hy vọng nghiên cứu sâu vào các khoảng cách giữa hành tinh và sao, tỷ số khí/bụi , kích thước các hạch tâm của hành tinh để thu được một kịch bản chính xác cho lịch sử hình thành hệ Thái dương.

9. Bí ẩn số chín: Các đại dương ngầm của Europe tiềm chứa những bí mật gì?
Europe là vệ tinh của sao Mộc. Từ năm 1997 nhờ trạm thăm dò Galileo người ta đã biết rằng trên Europe có nước nằm dưới bề một mặt băng giá, và nếu có nước thì hy vọng có sự sống, cho nên tiếp theo sau sao Hỏa thì Europe có hy vọng là cái nôi của sự sống. Trạm thăm dò Galileo đã phát hiện những dị thường từ trường trên Europe, điều này chứng tỏ tồn tại thật sự một lớp nước dẫn điện dưới độ sâu vài chục km dưới bề mặt. Người ta cho rằng ứng viên cho lớp nước này là một lớp nước mặn với thành phần hóa học gần bằng thành phần của nước trong các đại dương trên quả đất. Trạm thăm dò Galileo cũng thu được hình ảnh rõ nét của những khối băng với kích thước nhiều km nổi trên mặt Europe. Cấu trúc này ứng với sự chuyển động của một vỏ băng cứng dày khoảng 1 đến 15 km trên mặt một lớp nước có bề dày 100 đến 200 km. Nhưng nếu có sự sống thì đây là một dạng sống đặc biệt nảy sinh trong một môi trường chịu áp suất lớn của một vỏ băng dày.
Trên quả đất người ta cũng đã quan sát được những sinh vật sống trong những điều kiện cực khuynh như vậy. Ngoài ra người ta cho rằng trên Europe nguồn năng lượng cho sự sống có thể cung cấp bởi những hoạt động thủy nhiệt giống như trên quả đất.

10. Bí ẩn số mười: Các sao chổi đã hình thành như thế nào?
Một vùng nằm xa nhiều nghìn lần so với vành Kuiper là vùng đám mây Oort có thể là cái nôi của các sao chổi, trong vùng này người ta hy vọng sẽ phát hiện được hàng nghìn sao tựa sao Diêm vương. Tiếc rằng mây Oort quá xa để có thể quan sát được dễ dàng.

Sao Thổ cùng các vành đai.

Người ta xem các sao chổi như là những tư liệu cho lịch sử của Thái dương hệ. Các sao chổi được hình thành xa hơn sao Diêm vương và chứa đựng những chất liệu nguyên thủy của hệ Thái dương chúng ta, những chất liệu của 4,5 tỷ năm về trước. Song vài tháng trước đây, trạm thăm dò Stardust đã đem về quả đất những hạt bụi lấy từ đuôi sao chổi Wild2 và gây một bất ngờ lớn: những hạt bụi này sau phân tích là những tinh thể pyroxène và olivine, vốn là hai chất liệu chỉ hình thành ở nhiệt độ rất cao. Như vậy một phần vật chất của sao chổi phải được tạo ra rất gần mặt trời trước khi bị bắn xa đến sao chổi. Sự hiểu biết về sao chổi do đó càng ngày càng trở nên phức tạp. Sao chổi là những thiên thể có độ bất đồng nhất rất lớn. Trạm thăm dò Rosetta sẽ đổ bộ năm 2014 lên sao chổi Churyumov-Gerasimenko nhằm tìm hiểu thêm cấu trúc bên trong của sao chổi.
Sao chổi có quỹ đạo hình ellip rất dẹt , sao chổi trên hình vẽ này có hai đuôi: một đuôi khí và một đuôi bụi vũ trụ.

Tài liệu tham khảo
[1] Science & vie, tháng 7 năm 2006
[2]MichaelA.Seeds , Horizons, Wadsworth Publishing Company

Valerie Greffoz – Julien Bourdet – Boris Bellanger