Sunday, January 18, 2015
Qúa Trình Hình Thành Hệ Mặt Trời phần 3
I/ Đĩa tiền hành tinh.
Các hành tinh được cho là hình thành từ Đĩa tiền hành tinh (Proplanetary Disc) – một đám mây khí bụi hình đĩa, phần còn lại của tinh vân Tiền Mặt
Trời sau khi nó hình thành lên Mặt Trời.
Theo các lý thuyết được thừa
nhận ngày nay, các hành tinh ban đầu chỉ
là những hạt
bụi ở
vùng quỹ đạo xung quanh Tiền sao ở
trung tâm.
Đĩa tiền hành tinh bao quanh tiền sao
Những hạt
bụi này tiếp xúc với
những hạt
xung quanh và dính vào với
nhau bởi lực tĩnh điện và hình thành lên những
khối có đường
kính trên 200m. Sau khi đã có một
khối lượng
đang kể, những khối
đó liên kết với nhau băng lực hấp dẫn và thông qua các vụ va chạm
và sáp nhập, chúng đã hình
thành lên những vật thể
lớn hơn
(các vật
thể hành tinh - planetesimal) có kích thước xấp
xỉ 10 km.
Các vật thể
hành tinh
Các vật thể
hành tinh này ngày càng va chạm
với nhau nhiều hơn và phát
triển với
tốc độ
khoảng vài cm / năm trong suốt hàng triệu năm sau đó. Thông qua các quá trình va chạm và sáp nhập với nhau mà các chúng
tiếp tục
tăng kích thước để hình thành hành tinh ngày nay.
Các hành tinh đang
được hình thành
Tuy nhiên, nhiệt độ
của đĩa tiền lại hành tinh không đồng đều
ở các vùng khác nhau. vùng phía trong của đĩa nóng hơn, trong khi đó
vùng phía
ngoài của
đĩa lại lạnh
hơn. Đây
chính là
nguyên nhân
sự tạo
ra sự khác biệt về quá trình hình
thành lẫn thành phần cấu
tạo giữa
các hành tinh đất đá (Sao Thủy, Sao Kim, Trái Đất, Sao Hoả) so với
các hành tinh khí khổng lồ (Sao Mộc, Sao Thổ,
Sao Thiên Vương và Sao Hải
Vương).
Sau khoảng 3 – 10 triệu năm, gió Mặt
Trời trẻ
đã trở lên đủ
mạnh, nó thổi sạch khí và bụi trong đĩa tiền hành tinh vào không gian liên sao.Quá
trình hình thành hành tinh kết
thúc.
II/ Sự hình thành các hành tinh đất đá
Bốn hành tinh đất đá
Vùng Hệ Mặt
Trời bên trong (vùng trong khoảng 4 A.U tính từ Mặt
Trời) quá ấm nên các hợp
chất của
hidro dễ bay hơi như
nước, metan, amoniac không thể ngưng
tụ ngay lúc này được. Vì vậy những
phôi hành tinh hình thành ở
đây chỉ có thể cấu
tạo từ
các hợp chất
có nhiệt độ nóng chảy cao như
kim loại (sắt, niken, nhôm) và đá silicat nên các hành
tinh này có khối lượng riêng lớn hơn các hành
tinh vòng ngoài. Nhưng
do những hợp
chất nói trên khá hiếm trong Vũ trụ cũng như
trong Tinh vân (chỉ chiếm
0,6 % khối lượng tinh vân hình thành lên Hệ Mặt
Trời của
chúng ta) nên các hành tinh đá không đạt
kích thước và khối lượng
lớn đủ
lớn để
có thể giữ
lại những
khí có khối lượng nhẹ
như Hidro và Heli như
các hành
tinh vòng ngoài.
Một hành tinh kiểu đất
đá mới hình thành
Do kích thước của
Hệ Mặt
Trời bên trong khá chật hẹp
cộng thêm với việc
quỹ đạo
ban đầu của
các thiên thể khá bất ổn
cho nên quá trình hình thành lên các hành tinh vòng trong chứng kiến
nhiều vụ
va dữ dội.
Điển hình như vụ va chạm để
hình thành lên Mặt Trăng của Trái Đất hay vụ
va chạm thổi
bay lớp vỏ
của Sao Thủy. Vào cuối
thời kì hình thành hành tinh, vùng này có tới 50 - 100 thiên thể có kích thước bằng phôi hành tinh
Sao Hỏa và có lẽ vùng này lúc đó không chỉ
có 4 hành tinh như ngày nay (người ta cho rằng
lúc đó có một vài thiên thể lớn
cỡ Sao Thủy xuất
hiện ở
đây). Sau các vụ va chạm khốc
liêt, một số hành tinh đã biến mất
hoặc sáp nhập lại với nhau. Kết quả
cuối cùng chỉ còn lại
bốn hành tinh Sao Thủy, Sao Kim, Trái Đất và Sao Hỏa có kích thước
như ngày
nay.
Một vụ
va chạm giũa các thiên thể trong thời kỳ đầu
III/ Sự hình thành các hành tinh khí khổng lồ.
Bốn hành tinh khí khổng lồ
Các hành tinh này
hình thành ở phía bên ngoài Đường Tuyết
(một đường nằm
giữa quỹ đạo
của Sao Hỏa và Sao Mộc), nên nhiệt độ
vùng này đủ lạnh để
các hợp chất của
hidro như nước, mêtan và amoniac có thể đóng băng). Vì vậy ngoài các hợp chất
như kim loại và đá silicat, vùng này còn chứa nhiều
các hợp chất hợp
chất của hidro đã đóng băng (nhiều hơn
cả về số
lượng lẫn khối
lượng vì những hợp
chất này khá phổ biến
trong Tinh vân cũng như
trong Vũ trụ) nên các mảnh tiền
hành tinh có thành phần
chủ yếu là băng với một
lượng nhỏ đá và kim loại trộn
lẫn với nhau. Điều này dẫn tới
kết quả là các hành tinh ở vòng ngoài có thành phần cấu
tạo đa dạng hơn
các hành
tinh vòng trong, cho phép chúng
có thể
phát triển đủ lớn,
tạo ra lực hấp
dẫn đủ mạnh
để có thể giữ
lại các khí nhẹ nhất
và nhiều nhất trong lúc đó là hidro và heli. Các nhà lý
thuyết cho rằng đường
băng giá đóng một vai trò quan trọng trong việc hình thành và giúp cho các hành tinh này
có kích thước khổng lồ
như vậy. Đường
băng giá này tích lũy một
lượng nước bay hơi lớn
từ các thiên thể băng đá bị hút vào và từ đó tạo
ra một vùng có áp suất thấp
hơn. Chính áp
suất thấp này đã làm tăng tốc độ
của các hạt bụi
trên quỹ đạo và làm cản trở
chuyển động hướng
về phía Mặt Trời
của chúng. Việc này giúp cho cho các vật chất
ở vùng bên ngoài được tích lũy một cách nhanh chóng và phát triển tới
kích thước lớn hơn
các hành
tinh vòng trong nhiều lần.
Trong vòng 1000 năm chúng đã tích lũy được
một khối lượng
gấp 150 lần Trái Đất.
Các hành tinh khí
đang hình thành
Tuy nhiên, lượng khí trong các hành tinh này lại có sự
chênh lệch nhau khá lớn. Nguyên nhân chủ yếu
là do thời gian hình thành của chúng. Sao Mộc là hành tinh được hình thành đầu tiên ,khi mà lượng khí còn dồi dào và gió Mặt Trời
còn khá yếu nên nó có lượng khí lớn nhất
trong 4 hành tinh bên ngoài này và cũng là. Sao Thổ hình thành sau khoảng vài triệu năm nên có khối lượng
thấp. Hai hành tinh được hình thành cuối cùng là Sao Thiên Vương và
sao Hải Vương nên
còn ít
khí để
nuốt cộng thêm việc gió sao từ Mặt
Trời trẻ đã đủ
xa và mạnh để thổi
bay đĩa vật chất bao quanh các hành tinh. Kết quả
hai hành tinh này có rất
ít khí (lượng khí không quá 1
lần khối lượng
Trái Đất) nên thỉnh thoảng
hai hành tinh này được
cho là bị “hỏng” lõi. Theo những tính toán của các nhà khoa học, nếu
ở vị
trí hiện tại thì Sao Thiên Vương và
Sao Hải Vương phải
mất khoảng 100 triệu năm để lõi của
chúng có thể phát triển tới
kích thước như ngày
nay (qua lâu so với quá trình hình thành hành tinh). Người ta cho rằng, có thể ban đầu
2 hành tinh này hình thành ở
vùng gần Mặt Trời
hơn (giữa Sao Mộc và Sao Thổ), sau đó chúng đã di cư ra bên
ngoài cho tới vị
trí nay
Tạp chí thiên văn học
Subscribe to:
Post Comments
(
Atom
)








No comments :
Post a Comment