Sự hình thành và tiến hóa của Hệ Mặt Trời – Wikipedia tiếng Việt

Bởi

Sự hình thành và tiến hóa của Hệ Mặt Trời bắt đầu từ cách đây khoảng 4,6 tỷ năm với sự suy sụp hấp dẫn của một phần nhỏ của một đám mây phân tử khổng lồ.[1] Hầu hết khối lượng suy sụp tích tụ ở trung tâm, tạo nên Mặt Trời, trong khi phần còn lại dẹt ra hình thành một đĩa đám mây bụi tiền hành tinh tiến hóa dần thành các hành tinh, mặt trăng, tiểu hành tinh và các tiểu thiên thể khác trong Hệ Mặt Trời.

Mô hình giả thuyết tinh vân được đồng ý chấp thuận thoáng rộng này do Emanuel Swedenborg, Immanuel Kant và Pierre-Simon Laplace đề ra từ thế kỉ 18. Lý thuyết về sự hình thành Hệ Mặt Trời đã tăng trưởng liên tục nhờ hiệu quả của tân tiến trong nhiều nghành nghề dịch vụ khác nhau gồm có thiên văn học, vật lý học, địa chất học và khoa học hành tinh. Từ buổi bình minh của kỷ nguyên khoảng trống, quy mô này đã chịu nhiều thử thách và nó được hiệu chỉnh nhiều lần để thích ứng những phát hiện mới .Hệ Mặt Trời đã tiến hóa đáng kể từ dạng bắt đầu của nó. Nhiều Mặt trăng được hình thành từ những đĩa khí và bụi quay xung quanh những hành tinh, trong khi 1 số ít khác sinh ra độc lập nhưng về sau bị bắt vào quỹ đạo của hành tinh. Một số khác nữa, như Mặt Trăng của Trái Đất, hoàn toàn có thể là hiệu quả của những vụ va chạm khổng lồ. Va chạm thiên thể xảy ra liên tục cho tới tận ngày này và đóng vai trò TT trong sự tiến hóa của Hệ Mặt Trời. Vị trí những hành tinh tiếp tục biến hóa và hiện tượng kỳ lạ di dời hành tinh này được cho là thiết yếu trong sự tiến hóa quá trình đầu của Hệ Mặt Trời .

Trong khoảng 5 tỷ năm tới, Mặt Trời sẽ nguội dần và nở ra nhiều lần kích thước hiện tại (trở thành một sao khổng lồ đỏ), trước khi lớp ngoài của nó tách ra trở thành một tinh vân hành tinh và để lại một tàn tích sao, tức sao lùn trắng. Trong tương lai xa, hấp dẫn từ các ngôi sao băng qua sẽ từ từ tước mất các hành tinh của Mặt Trời. Một số sẽ bị hủy diệt, số khác sẽ tách ra đi vào không gian liên sao. Cuối cùng, trong một quá trình hàng chục tỷ năm, có thể Mặt Trời sẽ không còn một thiên thể ban đầu nào quay quanh nó.[2]

Những ý tưởng sáng tạo tương quan tới nguồn gốc và định mệnh của quốc tế bắt nguồn từ những ghi chép cổ đại ; nhưng sáng tạo độc đáo về ” Hệ Mặt Trời ” như một hệ hành tinh, theo nhãn quan tân tiến, chỉ mới Open rất gần đây. Bước tiên phong hướng tới một triết lý về sự hình thành và tăng trưởng Hệ Mặt Trời là sự công nhận thuyết nhật tâm, xem Mặt Trời ở TT và Trái Đất quay xung quay nó. Quan niệm này đã được thai nghén từ hàng nghìn năm trước ( Aristarchus của Samos đã nói đến nó từ khoảng chừng năm 250 trước Công nguyên ) nhưng thuyết này chỉ được gật đầu thoáng đãng từ thế kỉ 17. Ghi chép tiên phong nhắc tới thuật ngữ ” Hệ Mặt Trời ” Open vào năm 1704. [ 3 ]Lý thuyết chuẩn lúc bấy giờ về sự hình thành Hệ Mặt Trời, giả thuyết tinh vân, đã trải qua nhiều thăng trầm kể từ khi Open trong thế kỉ 18 với Emanuel Swedenborg, Immanuel Kant, và Pierre-Simon Laplace, có lúc gần như bị bác bỏ. Sự chỉ trích đáng chú ý quan tâm nhất so với kim chỉ nan này là nó có vẻ như lý giải không thỏa mãn nhu cầu việc Mặt Trời có tương đối ít mô men động lượng so với những hành tinh. [ 4 ] Tuy nhiên, từ đầu những năm 1980 điều tra và nghiên cứu về những ngôi sao 5 cánh trẻ cho thấy chúng cũng có những đĩa khí và bụi nguội bao quanh, đúng mực như giả thuyết tinh vân tiên đoán, khiến cho gần đây nó được đa phần giới khoa học tiếp đón trở lại. [ 5 ]Hiểu biết về phương pháp Mặt Trời liên tục tăng trưởng ra làm sao yên cầu một hiểu biết về nguồn gốc nguồn năng lượng của nó. Việc Arthur Stanley Eddington xác nhận thuyết tương đối tổng quát của Albert Einstein đã khiến ông nhận ra rằng nguồn năng lượng Mặt Trời sinh ra từ phản ứng nhiệt hạch bên trong lõi. [ 6 ] Năm 1935, Eddington đi xa hơn tới chỗ yêu cầu rằng những nguyên tố khác nặng hơn cũng hoàn toàn có thể hình thành bên trong những ngôi sao 5 cánh. [ 7 ] Fred Hoyle tăng trưởng tiên đề này với lập luận rằng những ngôi sao 5 cánh đã tiến hóa được gọi là sao khổng lồ đỏ tạo ra nhiều nguyên tố nặng hơn hiđrô và heli trong lõi của chúng. Khi một sao khổng lồ đỏ tách bỏ những lớp ngoài, những nguyên tố này hoàn toàn có thể quay lại hình thành nên những mạng lưới hệ thống sao mới. [ 7 ]

Sự hình thành[sửa|sửa mã nguồn]

Tinh vân tiền Mặt Trời[sửa|sửa mã nguồn]

Giả thiết tinh vân chứng minh và khẳng định rằng Hệ Mặt Trời hình thành từ một vụ suy sụp mê hoặc của một phần của một đám mây phân tử khổng lồ. [ 8 ] Đám mây này có kích cỡ khoảng chừng 20 parsec ( pc ), [ 8 ] trong khi những mảnh của nó cỡ khoảng chừng gần 1 pc ( tức 3,25 năm ánh sáng ). [ 9 ] Sự suy sụp những mảnh nhỏ dẫn tới hình thành những nhân đặc lớn cỡ 0,01 – 0,1 pc ( 2000 – 20000 AU ). [ 8 ] [ 10 ] Một trong số những mảnh này, được gọi là tinh vân tiền Mặt Trời, sau này sẽ trở thành Hệ Mặt Trời. [ 11 ] Cấu tạo của khu vực có khối lượng chỉ lớn hơn một chút ít Mặt Trời ngày này này gồm có hiđrô, cùng heli và những lượng rất nhỏ lithi sản sinh ra từ tổng hợp hạt nhân của Vụ Nổ Lớn, chiếm tới 96,69 % khối lượng của nó. 3.31 % còn lại gồm có những nguyên tố nặng sinh ra từ tổng hợp hạt nhân ở những thế hệ sao trước nó. Ở cuối vòng đời sao, những sao thường phun trào những nguyên tố nặng vào khoảng trống liên sao. [ 13 ]
Những khoáng vật cổ nhất tìm thấy trong những mảnh thiên thạch, vốn được xem là những tàn tích của những vật tư thể rắn tiên phong hình thành trong tinh vân tiền Mặt Trời, có tuổi 4568,2 triệu năm, là chỉ dấu về tuổi của bản thân Hệ Mặt Trời. [ 1 ] Nghiên cứu về thiên thạch cổ phát hiện thấy những hạt nhân con của những đồng vị có chu kỳ luân hồi bán rã ngắn, như Fe-60, vốn chỉ hình thành trong những sao tuổi đời ngắn phát nổ. Điều này cho thấy rằng một hoặc nhiều vụ nổ siêu tân tinh đã xảy ra gần Mặt Trời khi nó đang hình thành. Sóng xung kích từ siêu tân tinh đã kích hoạt sự hình thành Mặt Trời bằng việc tạo nên những vùng đậm đặc hơn bên trong đám mây, khiến cho những vùng này co sụp lại. [ 14 ] Bởi vì chỉ có những sao lớn, tuổi đời ngắn mới hình thành được siêu tân tinh, Mặt Trời ắt hẳn phải sinh ra trong một vùng tạo sao đã tạo nên những sao lớn, tựa như như Tinh vân Lạp Hộ. [ 15 ] [ 16 ] Nghiên cứu về cấu trúc của Vành đai Kuiper và những vật tư dị thường của nó gợi ý rằng Mặt Trời sinh ra trong một đám chứa khoảng chừng từ 1 nghìn tới 10 nghìn sao đường kính từ 6,5 tới 19,5 năm ánh sáng với tổng khối lượng vào cỡ 3000 lần khối lượng Mặt Trời ( M ⊙ ). Đám này khởi đầu tách ra từ 135 triệu tới 535 triệu năm sau khi hình thành. [ 17 ] [ 18 ] Một số quy mô mô phỏng Mặt Trời khi còn trẻ tương tác với những sao ở gần băng qua trong 100 triệu năm đầu đời sinh ra những quỹ đạo dị thường như ở phía rìa Hệ Mặt Trời, ví dụ điển hình những ” vật thể tách rời ” bên ngoài Sao Hải Vương. [ 19 ]Do bảo toàn mô men động lượng, tinh vân quay ngày càng nhanh trong lúc co lại. Khi vật tư bên trong tinh vân ngưng tụ, những nguyên tử trong nó va đập với tần số tăng dần, chuyển động năng của nó thành nhiệt. Tâm của nó, nơi chứa phần nhiều khối lượng, trở nên ngày càng nóng hơn phần đĩa bao quanh. [ 9 ] Trong khoảng chừng 100 nghìn năm, [ 8 ] sự cạnh tranh đối đầu giữa lực mê hoặc, áp suất khí, từ trường và sự quay khiến cho tinh vân dẹt ra thành một đĩa tiền hành tinh với đường kính 200 đơn vị chức năng thiên văn ( AU ) [ 9 ] và tạo nên một tiền sao ( một ngôi sao 5 cánh chưa mở màn tổng hợp hiđrô ) ở tâm. [ 20 ]Vào chặng tiến hóa này, Mặt Trời được cho là ở quá trình sao T Tauri. [ 21 ] Nghiên cứu về dạng sao này chỉ ra rằng chúng thường đi kèm với những đĩa vật chất tiền hành tinh với khối lượng cỡ 0,001 – 0,1 M ⊙. [ 22 ] Các đĩa này bao trùm những miền rộng hàng trăm AU — Kính viễn vọng Không gian Hubble đã từng quan sát những đĩa tiền hành tinh có đường kính lên tới 1000 AU trong những vùng tạo sao như Tinh vân Lạp Hộ [ 23 ] — và tương đối nguội, có nhiệt độ mặt phẳng cao nhất chỉ khoảng chừng 1000 K. [ 24 ] Trong vòng 50 triệu năm, nhiệt độ và áp suất trong lõi Mặt Trời trở nên rất lớn, đủ để kích hoạt hidrô phản ứng nhiệt hạch, tạo ra nguồn nội năng cưỡng lại sự suy sụp mê hoặc cho đến khi đạt tới trạng thái cân đối thủy tĩnh. [ 25 ] Sự kiện này ghi lại việc Mặt Trời bước vào quy trình tiến độ quan trọng nhất trong vòng đời của nó, được gọi là ” dãy chính “, lê dài tới tận thời nay. Đặc trưng đa phần của những sao ở chuỗi chính là nguồn năng lượng sao lấy từ phản ứng nhiệt hạch tổng hợp heli từ hiđrô. [ 26 ]

Sự hình thành những hành tinh[sửa|sửa mã nguồn]

Các hành tinh khác nhau được tạo ra từ tinh vân Mặt Trời, đám mây bụi khí dạng đĩa còn lại sau khi Mặt Trời hình thành.[27] Phương thức hình thành hành tinh được giới khoa học chấp nhận hiện nay là sự bồi tụ (accretion), trong đó các hành tinh khởi đầu từ những hạt bụi quay xung quanh tiền sao. Do va đập vào nhau, các hạt này gắn kết thành những khối đường kính lên tới 200 mét, và đến lượt mình các khối này va đập tạo thành những vật thể lớn hơn (planetesimal tức vi thể hành tinh) lớn chừng 10 km.[28] Các vật thể này tiếp tục lớn dần thông qua va chạm, với tốc độ cỡ vài cm mỗi năm trong khoảng vài triệu năm sau đó.[28]

Phía trong Hệ Mặt Trời, khu vực trong vòng 4 AU từ tâm hệ, quá ấm cho những phân tử dễ bay hơi như nước và methan ngưng tụ, do đó những vi thể hành tinh sinh ra ở đây chỉ hoàn toàn có thể tạo ra từ những hợp chất có điểm nóng chảy cao, như những sắt kẽm kim loại sắt, nickel, và nhôm cùng những dạng đá silicate. Những vật thể rắn này sẽ trở thành những hành tinh đất đá ( Sao Thủy, Sao Kim, Trái Đất, và Sao Hỏa ). Các hợp chất này rất hiếm trong ngoài hành tinh, chỉ chiếm 0,6 % khối lượng tinh vân, do đó những hành tinh đất đá không hề tăng trưởng lớn được. [ 9 ] Các vật thể phôi thai ( tức tiền hành tinh ) của những hành tinh đất đá lớn lên cỡ 0,05 khối lượng Trái Đất ( M ⊕ ) và ngừng tích tụ vật chất khoảng chừng 100 000 năm sau khi Mặt Trời hình thành ; những sự va chạm và phối hợp sau đó giữa những vật thể size hành tinh cho phép chúng lớn lên thành size hiện tại. [ 29 ]Khi những hành tinh đất đá hình thành, chúng vẫn ngập chìm trong đĩa khí bụi. Chất khí chịu ảnh hưởng tác động của áp suất và không quay quanh Mặt Trời nhanh bằng những hành tinh. Sức cản sinh ra giữa chúng gây nên một sự truyền mô men động lượng, khiến cho những hành tinh từ từ di dời vào những quỹ đạo mới. Các quy mô cho thấy sự đổi khác nhiệt độ trong đĩa chi phối vận tốc di dời, với xu thế tổng thể và toàn diện là những hành tinh phía trong di dời về phía trong khi những đĩa tiêu tán đi cho tới khi hình thành quỹ đạo không thay đổi như ngày này. [ 30 ]

Các hành tinh khí khổng lồ (Sao Mộc, Sao Thổ, Sao Thiên Vương, và Sao Hải Vương) hình thành phía ngoài “đường đóng băng” (frost line), điểm giữa quỹ đạo của Sao Hỏa và Sao Mộc nơi vật chất có nhiệt độ đủ thấp để cho các hợp chất dễ bay hơi nằm ở thể rắn. Băng hình thành nên các hành tinh kiểu Sao Mộc dồi dào hơn nhiều kim loại hay silicate, khiến cho các hành tinh này đủ lớn để bắt giữ được hiđrô và heli, những nguyên tố nhẹ nhất và phổ biến nhất.[9] Các vi thể hành tinh phía ngoài đường đóng băng kết tụ lên tới 4 M⊕ trong khoảng 3 triệu năm.[29] Ngày nay, bốn hành tinh khí khổng lồ, với tổng khối lượng bằng 445,6 M⊕, chiếm suýt soát 99% tổng khối lượng các vật thể quay quanh Mặt Trời. Các nhà lý thuyết tin rằng không phải ngẫu nhiên mà Sao Mộc nằm vừa sát bên ngoài đường đóng băng. Bởi đường đóng băng tích tụ một lượng lớn nước bay hơi từ các vật liệu đóng băng rơi vào phía trong, nó tạo nên một vùng áp suất thấp tăng vận tốc quay của các hạt bụi và giảm chuyển động hướng tâm của chúng, trên thực tế, đường đóng băng đóng vai trò như một rào chắn khiến cho vật chất tích tụ nhanh chóng ở khoảng cách khoảng 5 AU tính từ tâm hệ. Khối lượng vật liệu này lớn dần thành một tiền hành tinh nặng 10 M⊕, sau đó phát triển nhanh chóng bằng cách hút lấy hiđrô từ đĩa khí bao quanh, đạt 150 M⊕ chỉ trong khoảng 1 nghìn năm và cuối cùng từ từ lớn lên cho tới khi trở thành Sao Mộc như hiện nay với khối lượng 318 M⊕. Sao Thổ có khối lượng nhỏ hơn nhiều đơn giản bởi vì nó hình thành vài triệu năm sau Sao Mộc, do đó còn lại ít khí cho nó hấp thụ hơn.[29]

Các ngôi sao 5 cánh T Tauri như Mặt Trời khi trẻ có gió sao mạnh hơn nhiều những sao già, không thay đổi. Sao Thiên Vương và Sao Hải Vương có lẽ rằng hình thành muộn hơn Sao Mộc và Sao Thổ, khi những đợt gió Mặt Trời mạnh thổi bay phần đông đĩa khí bao quanh nó. Kết quả là những hành tinh này tích tụ được rất ít hiđrô và heli, chỉ cỡ 1 M ⊕ mỗi hành tinh. Sao Thiên Vương và Sao Hải Vương đôi khi được gọi là những ” nhân thất bại “. [ 31 ] Vấn đề chính so với những triết lý hình thành hành tinh này là khoảng chừng thời hạn hình thành chúng. Ở những vị trí như lúc bấy giờ sẽ cần hàng trăm triệu năm để cho nhân của chúng hình thành. Điều này bất hài hòa và hợp lý và nó có nghĩa là Sao Thiên Vương và Sao Hải Vương hẳn phải hình thành gần với Mặt Trời hơn-ở gần thậm chí còn là ở giữa Sao Mộc và Sao Thổ – và sau đó di dời ra phía ngoài ( xem mục Dịch chuyển hành tinh phía dưới ). [ 31 ] [ 32 ] Chuyển động của kỷ nguyên những vi thể hành tinh không phải luôn luôn hướng tâm vào Mặt Trời ; những vật mẫu mà Stardust tích lũy được từ Sao chổi Wild 2 cho thấy rằng vật tư từ quá trình hình thành khởi đầu của Hệ mặt Trời di dời từ miền trong ấm hơn tới khu vực vành đai Kuiper. [ 33 ]Sau khoảng chừng từ 3 tới 10 triệu năm, [ 29 ] gió Mặt Trời quét dọn hết khí và bụi trong đĩa tiền hành tinh, thổi chúng vào khoảng trống liên sao, chấm hết sự lớn lên của những hành tinh mới. [ 34 ] [ 35 ]

Những tăng trưởng về sau[sửa|sửa mã nguồn]

Ban đầu người ta cho rằng những hành tinh đã hình thành gần quỹ đạo hiện tại của chúng. Tuy nhiên quan điểm này đã biến hóa can đảm và mạnh mẽ trong những năm cuối thế kỉ 20 và đầu thế kỉ 21. Hiện nay, người ta tin là Hệ Mặt Trời trông rất khác với hình dạng bắt đầu của nó : một số ít vật thể nặng tối thiểu cỡ Sao Thủy từng hiện hữu trong miền trong Hệ Mặt Trời, miền ngoài thì từng nhỏ hơn nhiều ngày này, và vành đai Kuiper từng gần Mặt Trời hơn nhiều. [ 36 ]

Các hành tinh đá[sửa|sửa mã nguồn]

Vào cuối kỷ nguyên hình thành hành tinh, miền trong Hệ Mặt Trời từng có tới 50-100 hành tinh phôi thai size cỡ từ Mặt Trăng tới Sao Hỏa. [ 37 ] [ 38 ] Sự lớn lên hoàn toàn có thể xảy ra được là nhờ những vật thể va đập và hợp nhất lê dài ít hơn 100 triệu năm. Các vật thể này tương tác mê hoặc với nhau, kéo quỹ đạo lại gần nhau và va đập để lớn lên thành 4 hành tinh đất đá mà tất cả chúng ta biết ngày này. [ 29 ] Một cú va đập lớn như vậy hoàn toàn có thể đã hình thành nên Mặt Trăng ( xem mục Mặt Trăng ở dưới ), trong khi một cú khác đã tách mất lớp vỏ của Sao Thủy trẻ tuổi. [ 39 ]

Một vấn đề vẫn chưa được giải quyết trong mô hình này là nó không thể giải thích được làm thế nào các quỹ đạo ban đầu của các tiền hành tinh đất đá, cần phải có độ lệch tâm rất cao để va chạm với nhau, lại trở thành những quỹ đạo gần tròn và ổn định như ngày nay.[37] Một giả thuyết cho cái gọi là “trút bỏ độ lệch tâm” này là kết quả của việc các hành tinh đất đá hình thành trong một đĩa khí chưa bị Mặt Trời đẩy đi. “Ma sát hấp dẫn” (gravitational drag) của lượng khí tồn lưu này dần dần làm giảm năng lượng của các hành tinh và khiến quỹ đạo của chúng trở nên ổn định.[38] Tuy nhiên, nếu như một đĩa khí như vậy từng tồn tại, thì ngay từ đầu nó đã không cho phép các quỹ đạo lệch tâm xuất hiện.[29] Một giả thuyết khác là ma sát hấp dẫn không xảy ra giữa các hành tinh và khí tồn lưu mà là giữa hành tinh với các vật thể nhỏ chưa bị hấp thụ còn lại. Khi các vật thể lớn di chuyển giữa một đám những vật thể nhỏ hơn, các vật thể nhỏ này bị hút bởi hấp dẫn của các vật thể lớn, tạo nên một vùng có mật độ cao hơn, hay một “vệt đuôi hấp dẫn” (giống như vệt sóng ở đuôi tàu thủy) trên đường đi của vật thể lớn. Hấp dẫn ngày càng tăng ở vệt đuôi làm cho vật thể lớn hơn chậm lại và đi vào một quỹ đạo đều đặn hơn.[40]

Vành đai tiểu hành tinh[sửa|sửa mã nguồn]

Rìa ngoài của vùng hành tinh đá, trong khoảng chừng từ 2 tới 4 AU, tới Mặt Trời, được gọi là vành đai tiểu hành tinh. Vành đai này khởi đầu chứa đủ vật chất để hình thành 2-3 hành tinh cỡ Trái Đất, và thực sự có rất nhiều vi thể hành tinh hình thành ở đây. Cũng như ở phía trong, những vi thể hành tinh này kết tụ thành cỡ 20 – 30 hành tinh phôi thai có size từ cỡ Mặt Trăng tới Sao Hỏa ; [ 41 ] tuy nhiên, do ở gần Sao Mộc do đó sau khi hành tinh khổng lồ này hình thành, tức khoảng chừng 3 triệu năm sau khi Mặt Trời Open, khu vực này chịu ảnh hưởng tác động can đảm và mạnh mẽ. [ 37 ] Cộng hưởng quỹ đạo với Sao Mộc và Sao Thổ đặc biệt quan trọng mạnh ở vành đai tiêu hành tinh, và tương tác mê hoặc với những phôi thai nặng hơn đã phân tán rất nhiều vi thể hành tinh vào những miền cộng hưởng này. Lực mê hoặc của Sao Mộc làm tăng tốc độ những vật thể trong miền cộng hưởng, khiến chúng vỡ vụn ra sau những va chạm thay vì dính vào và hợp nhất. [ 42 ]Khi Sao Mộc di dời vào phía trong sau khi hình thành ( xem mục Dịch chuyển hành tinh ở dưới ), sự cộng hưởng quét qua vành đai tiểu hành tinh, kích thích những vật thể trong vùng này ngày càng tăng vận tộc tương đối với nhau. [ 43 ] Tác động phối hợp của cộng hưởng và những hành tinh phôi thai hoặc phân tán những vi thể hành tinh ra khỏi đĩa hoặc tăng cường độ nghiêng quỹ đạo và độ lệch tâm quỹ đạo của chúng. [ 41 ] [ 44 ] Chính một số ít phôi thai hành tinh lớn bị Sao Mộc đẩy ra, trong khi số khác hoàn toàn có thể đã di dời vào phía trong hệ và đóng vai trò trong tiến trình kết tụ ở đầu cuối của những hành tinh đất đá. [ 41 ] [ 45 ] [ 46 ] Trong quy trình tiến độ tiêu biến này, vành đai tiểu hành tinh mất đi hầu hết khối lượng khởi đầu của nó, chỉ còn chừng dưới 1 % M ⊕, đa phần chứa những vi thể hành tinh nhỏ. [ 44 ] Một quy trình tiến độ tiêu biến thứ hai đã xảy ra sau khi Sao Mộc và Sao Thổ bước vào một tiến trình cộng hưởng quỹ đạo 2 : 1 trong thời điểm tạm thời, khiến chúng giảm khối lượng 10 – 20 lần, chỉ còn khoảng chừng 50%, 000 khối lượng Trái Đất như ngày này. [ 47 ]Thời kỳ những vụ va chạm lớn ở miền trong Hệ Mặt Trời hoàn toàn có thể đã đóng một vai trò hình thành nên lượng nước ngày này trên Trái Đất ( ~ 6 × 1021 kg ) từ những vành đai tiểu hành tinh sơ khai. Nước quá dễ bay hơi để xuất hiện vào lúc hình thành Trái Đất và hẳn phải tới hành tinh này từ những miền lạnh hơn, xa hơn của Hệ Mặt Trời. [ 48 ] Nước có lẽ rằng đã đến từ những phôi thai hành tinh và những vi thể hành tinh bị Sao Mộc ném văng ra khỏi vành đai tiểu hành tinh. [ 45 ] Năm 2006 người ta phát hiện một quần thể những sao chổi vành đai chính, đây cũng hoàn toàn có thể là một nguồn gốc khác của nước trên Trái Đất. [ 48 ] [ 49 ] Trong khi đó, những sao chổi từ vành đai Kuiber hoặc những vùng xa hơn nhiều nhất chỉ hoàn toàn có thể đem lại 6 % lượng nước cho Trái Đất. [ 50 ] [ 51 ] Giả thuyết panspermia cho rằng bản thân sự sống có lẽ rằng đã tới Trái Đất theo cách này, tuy nhiên ít người ưng ý nó. [ 52 ]

Dịch chuyển hành tinh[sửa|sửa mã nguồn]

Theo giả thuyết tinh vân, hai hành tinh phía ngoài nằm ” sai vị trí “. Sao Thiên Vương và Sao Hải Vương ( gọi là những hành tinh băng khổng lồ ) sống sót ở một khu vực mà tỷ lệ tinh vân suy giảm và chu kỳ luân hồi quỹ đạo dài hơn khiến cho sự hình thành chúng khó mà xảy ra. [ 53 ] Thay vì vậy hai hành tinh này được cho là đã hình thành trong những quỹ đạo gần Sao Mộc và Sao Thổ ( gọi là những hành tinh khí khổng lồ ), nơi có nhiều vật chất hơn, và đã di dời ra phía ngoài tới vị trí thời nay trong hàng trăm triệu năm. [ 31 ]
Sự di dời của những hành tinh phía ngoài cũng thiết yếu để xét đến sự sống sót và đặc thù của những khu vực ngoài cùng Hệ Mặt Trời. [ 32 ] Bên ngoài Sao Hải Vương, Hệ Mặt Trời tiếp nối bằng Vành đai Kuiper, Đĩa phân tán, và Đám mây Oort, ba quần thể những vật thể đóng băng nhỏ nơi sinh ra hầu hết những sao chổi quan sát được. Ở khoảng cách tới Mặt Trời này, sự bồi tụ quá chậm để cho những hành tinh hoàn toàn có thể tạo thành trước khi tinh vân Mặt Trời khuếch tán, và do đó những đĩa bắt đầu không đủ tỷ lệ khối lượng để kết tụ lại thành hành tinh. [ 53 ] Vành đai Kuiper nằm trong khoảng chừng từ 30 tới 55 AU từ Mặt Trời, trong khi những đĩa phân tán lan rộng ra ra tới trên 100 AU, [ 32 ] và đám mây Oort ở rất xa, mở màn từ khoảng cách 50 000 AU. [ 54 ] Tuy nhiên bắt đầu vành đai Kuiper từng đặc hơn và gần Mặt Trời hơn nhiều, với rìa ngoài giao động 30 AU. Rìa trong của nó hoàn toàn có thể chỉ ngay ngoài quỹ đạo của Sao Thiên Vương và Sao Hải Vương, vốn cũng gần Mặt Trời hơn nhiều hơn khi mới hình thành ( rất hoàn toàn có thể trong khoảng chừng 15-20 AU ) và ở vị trí hoán hòn đảo, tức là Sao Thiên Vương khi đó xa Mặt Trời hơn là Sao Hải Vương. [ 32 ] [ 50 ]Sau khi hình thành Hệ Mặt Trời, quỹ đạo của toàn bộ những hành tinh khổng lồ liên tục đổi khác từ từ do tương tác với một lượng lớn những vi thể hành tinh còn lại. Sau khoảng chừng 500 – 600 triệu năm ( tức khoảng chừng 4 tỉ năm trước ) Sao Mộc và Sao Thổ rơi vào hiện tượng kỳ lạ cộng hưởng 2 : 1 : chu kỳ luân hồi quỹ đạo Sao Mộc dài gấp đúng 2 lần chu kỳ luân hồi quỹ đạo Sao Thổ. [ 32 ] Sự cộng hưởng này tạo ra một cú đẩy mê hoặc lên những hành tinh phía ngoài, khiến cho Sao Hải Vương băng vượt qua Sao Thiên Vương và rơi vào vành đai Kuiper cổ đại. Các hành tinh phân tán hầu hết những vật thể nhỏ ngừng hoạt động vào phía trong, trong khi chính chúng vận động và di chuyển ra phía ngoài. [ 32 ] Quá trình này liên tục cho tới khi những vi thể hành tinh đi vào trong đủ sâu để tương tác Sao Mộc, hành tinh có mê hoặc không lồ đẩy chúng vào những quỹ đạo rất lệch tâm hoặc thậm chí còn đẩy văng chúng ra khỏi Hệ Mặt Trời. Sao Mộc mất một phần nguồn năng lượng do quy trình này và di dời một chút ít vào phía trong. Những vật thể bị Sao Mộc phân tán vào những quỹ đạo rất lệch tâm tạo nên Đám mây Oort ; [ 32 ] những vật thể bị phân tán ở mức độ thấp hơn do Sao Hải Vương chuyển dời tạo nên vành đai Kuiper và đĩa phân tán ngày này. [ 32 ] Kịch bản này lý giải thành công xuất sắc khối lượng nhỏ hiện tại của vành đai Kuiper và đĩa phân tán. Một số vật thể bị phân tán, gồm có Sao Diêm Vương, gắn vào quỹ đạo Sao Hải Vương, khiến chúng rơi vào cộng hưởng hoạt động trung bình. [ 55 ] Cuối cùng, ma sát bên trong đĩa vi thể hành tinh khiến quỹ đạo của Sao Thiên Vương và Sao Hải Vương trở lại dạng tròn. [ 32 ] [ 56 ]Trái với những hành tinh phía ngoài, những hành tinh phía trong không di dời đáng kể qua những thời đại của Hệ Mặt Trời, chính bới quỹ đạo của chúng không chịu tác động ảnh hưởng lớn kể từ sau thời kỳ những vụ va chạm lớn. [ 29 ]Một câu hỏi khác là tại sao Sao Hỏa lại quá nhỏ so với Trái Đất. Một nghiên cứu và điều tra công bố tháng 6 năm 2011 yêu cầu rằng Sao Mộc đã di dời phía trong tới 1,5 AU, và khi Sao Thổ hình thành, Sao Mộc di dời trở lại vị trí ngày này. Do đó Sao Mộc đã hấp thụ hầu hết lượng vật chất đáng ra Sao Hỏa hoàn toàn có thể có để lớn lên. Các mô phỏng tựa như cũng tái tạo được những đặc tính của vành đai tiểu hành tinh lúc bấy giờ, với những tiểu hành tinh khô và những vật thể chứa nhiều nước tựa như như sao chổi. [ 57 ] [ 58 ]

Các đợt bắn phá sau này[sửa|sửa mã nguồn]

Sự đổ vỡ hấp dẫn từ sự dịch chuyển các hành tinh phái ngoài có lẽ đã đẩy một số lượng lớn các tiểu hành tinh vào miền trong Hệ Mặt Trời, làm tiêu biến dữ dội vành đai ban đầu cho đến khi nó đạt khối lượng cực kì nhỏ ngày nay.[44] Sự kiện này có thể đã kích hoạt thời kỳ Bắn phá mạnh cuối (Late Heavy Bombardment) xảy ra khoảng 4 tỷ năm trước.[50][59] Thời kỳ bắn phá này kéo dài vài trăm triệu năm và nó thể hiện rõ ràng với các hố thiên thạch vẫn còn thấy rõ trên các thiên thể hủy diệt về mặt địa chất của miền trong Hệ Mặt Trời như Sao Thủy và Mặt Trăng.[50][60] Những bằng chứng cổ nhất mà người ta biết đến về sự sống trên Trái Đất có niên đại 3,8 tỷ năm- nghĩa là hầu như ngay sau khi thời kỳ Bắn phá mạnh cuối chấm dứt.[61]

Các vụ va chạm là một phần thường trực ( dù gần đây không tiếp tục ) trong sự tiến hóa của Hệ mặt Trời. Chúng liên tục xảy ra mà những dẫn chứng rõ ràng là vụ va chạm của Sao chổi Shoemaker – Levy 9 với Sao Mộc năm 1994, sự kiện va chạm Sao Mộc 2009, sự kiện Tunguska, Sao băng Chelyabinsk và Hố thiên thạch Barringer ở Arizona. Quá trình bồi tụ, do đó, chưa triển khai xong, và vẫn đặt ra một rình rập đe dọa lớn cho tồn vong của sự sống trên Trái Đất. [ 62 ] [ 63 ]Trong quy trình tiến hóa của Hệ Mặt Trời, những sao chổi bị đẩy ra ngoài miền trong Hệ Mặt Trời bởi mê hoặc của những hành tinh khổng lồ, và đi tới hàng nghìn AU phía ngoài để tạo nên Đám mây Oort, một đám những nhân sao chổi rìa xa nhất của tầm hút mê hoặc của Mặt Trời. Cuối cùng, sau khoảng chừng 800 triệu năm, sự đổ vỡ mê hoặc do thủy triều thiên hà, những ngôi sao 5 cánh băng qua và những đám mây phân tử khổng lồ khởi đầu tiêu trừ đám mây, tung những sao chổi đi vào miền trong Hệ Mặt Trời. [ 64 ] Sự tiến hóa của miền ngoài Hệ Mặt Trời có vẻ như cũng chịu tác động ảnh hưởng của thời tiết khoảng trống từ gió Mặt Trời, những vi thiên thạch, và những thành phần trung hòa trong thiên nhiên và môi trường liên sao. [ 65 ]Sự tiến hóa của vành đai tiểu hành tinh sau thời kỳ Bắn phá mạnh cuối đa phần bị chi phối bởi những vụ va chạm. [ 66 ] Các vật thể khối lượng lớn có đủ mê hoặc để giữ lại bất kể lượng vật chất nào bắn ra bởi một vụ chạm mạnh. Trong vành đai tiểu hành tinh thì không như vậy. Kết quả là, nhiều hành tinh lớn hơn bị vỡ tách ra, và nhiều lúc những vật thể mới tạo nên từ tàn dư của những vụ va chạm ít kịch liệt hơn. [ 66 ] Các vệ tinh xung quanh tiểu hành tinh ngày này chỉ hoàn toàn có thể lý giải như thể những loại sản phẩm kết nối những vật tư tách ra khỏi thiên thể gốc mà không có đủ nguồn năng lượng để thoát hẳn ra khỏi mê hoặc của nó. [ 67 ]

Các mặt trăng xuất hiện xung quanh hầu hết các hành tinh và các thiên thể khác của Hệ Mặt Trời. Các vệ tinh tự nhiên này sinh ra từ một trong ba cơ chế sau:

  • Cùng tạo thành từ một đĩa tiền hành tinh (chỉ trong trường hợp các hành tinh khí khổng lồ);
  • Hình thành từ các mảnh vỡ va chạm (với điều kiện xảy ra va chạm đủ mạnh ở một góc nông); và
  • Bắt được một vật thể bay ngang qua đó

Sao Mộc và Sao Thổ có một vài mặt trăng rất lớn, như Io, Europa, Ganymede và Titan, có lẽ rằng bắt nguồn từ những đĩa khí xoay quanh những hành tinh khổng lồ này không khác gì những hành tinh sinh ra từ đĩa khí xung quanh Mặt Trời. [ 68 ] Nguồn gốc này hoàn toàn có thể suy đoán từ kích cỡ lớn của những mặt trăng và khoảng cách gần với những hành tinh tương ứng. Những đặc thù như vậy không hề quy cho việc bắt giữ, trong khi bản chất khí của hành tinh khổng lồ này khiến chúng cho không thể nào tạo ra vệ tinh từ ‘ mảnh vỡ ‘ va chạm. Các mặt trăng phía ngoài của những hành tinh khí khổng lồ có khuynh hướng nhỏ và quỹ đạo lệch tâm với độ nghiêng quỹ đạo không bình thường ; đây là những đặc trưng của những vật thể bị bắt giữ. [ 69 ] [ 70 ] Hầu hết những mặt trăng như vậy quay theo hướng ngược với hành tinh nó nhờ vào. Mặt trăng không bình thường lớn nhất là Triton của Sao Hải Vương, được cho là một vật thể vành đai Kuiper bị bắt. [ 63 ]Các mặt trăng của những thiên thể rắn được tạo ra cả bởi va chạm và bắt giữ. Hai mặt trăng nhỏ của Sao Hỏa, Deimos và Phobos, có lẽ rằng là những tiểu hành tinh bị bắt giữ. Mặt Trăng của Trái Đất được cho là hình thành của một vụ va chạm xiên duy nhất. [ 72 ] [ 73 ] Thiên thể va chạm vào Trái Đất đó hẳn phải có khối lượng tương tự với Sao Hỏa, và vụ va chạm có lẽ rằng đã xảy ra gần cuối thời kỳ những vụ va chạm lớn. Vụ va chạm đã làm bật văng ra quỹ đạo một phần vỏ của thiên thể va chạm, về sau tụ lại thành Mặt Trăng. [ 72 ] Sự kiện đó có lẽ rằng là vụ va chạm ở đầu cuối trong một loạt những vụ hợp nhất tạo nên Trái Đất như thời nay. Người ta còn phỏng đoán thêm rằng thiên thể kích cỡ Sao Hỏa đó đã hoàn toàn có thể tạo nên một trong những điểm Lagrange bền của Mặt Trời – Trái Đất ( L4 hoặc L5 ) và trôi dạt khỏi vị trí của nó. [ 74 ] Các mặt trăng của thiên thể bên ngoài Sao Hải Vương là Charon của Sao Diêm Vương và Vanth của Orcus cũng hoàn toàn có thể đã hình thành từ những vụ va chạm lớn : những hệ Sao Diêm Vương – Charon, Orcus – Vanth và Trái Đất – Mặt Trăng là khác thường trong Hệ Mặt Trời, bởi chúng có khối lượng của vệ tinh lớn hơn 1 % thiên thể nó quay quanh. [ 75 ] [ 76 ]
Các nhà thiên văn ước tính rằng Hệ Mặt Trời mà tất cả chúng ta biết ngày này sẽ không biến hóa triệt để cho tới khi Mặt Trời sử dụng hầu hết nguyên vật liệu hiđrô trong nhân của nó, mở màn sự tiến hóa từ dãy chính của biểu đồ Hertzsprung-Russell và bước vào pha sao khổng lồ đỏ. Dù thế, Mặt Trời vẫn liên tục tiến hóa cho tới thời gian đó .

Ổn định dài hạn[sửa|sửa mã nguồn]

Hệ Mặt Trời trong trạng thái hỗn độn xét trên bậc thời hạn hàng triệu hoặc hàng tỉ năm, [ 77 ] với những quỹ đạo hành tinh có năng lực đổi khác trong dài hạn. Một ví dụ điển hình nổi bật của sự hỗn độn này là hệ Sao Hải Vương – Sao Diêm Vương, nằm trong hiện tượng kỳ lạ cộng hưởng 3 : 2. Mặc dù sự cộng hưởng tự thân nó không thay đổi, không thể nào tiên đoán được vị trí của Sao Diêm Vương với độ đúng mực lớn hơn 10-20 triệu năm ( thời hạn Lyapunov ) trong tương lai. [ 78 ] Một ví dụ khác là độ nghiêng trục quay của Trái Đất, do ma sát tăng lên trong lớp vỏ Trái Đất do tương tác thủy triều với Mặt Trăng, sẽ trở nên không đo lường và thống kê được ở một điểm giữa 1,5 tỷ và 3,5 tỷ năm tới. [ 79 ]Các quỹ đạo hành tinh hỗn độn trong bậc thời hạn dài hơn, với thời hạn Lyapunov trong khoảng chừng 2-230 triệu năm nữa. [ 80 ] Trong mọi trường hợp điều này có nghĩa là vị trí của một hành tinh trên quỹ đạo của nó sau cuối trở nên không hề tiên đoán ở bất kỳ độ xác lập nào ( nên, ví dụ điển hình, thời hạn mùa đông và mùa hè trở nên bất đinh ), nhưng trong một số ít trường hợp bản thân quỹ đạo hoàn toàn có thể đổi khác mãnh liệt. Những hỗn độn như vậy bộc lộ can đảm và mạnh mẽ nhất trong sự đổi khác độ lệch tâm, với quỹ đạo vài hành tinh hoàn toàn có thể trở nên êlip hơn hoặc tròn lại đáng kể. [ 81 ]Xét toàn diện và tổng thể trong vài tỉ năm tới Hệ Mặt Trời là không thay đổi theo nghĩa có lẽ rằng không có hành tinh nào vào đập vào nhau hoặc bị văng ra khỏi hệ. [ 80 ] Nhưng xa hơn nữa, trong khoảng chừng 5 tỷ năm độ lệch tâm của Sao Hỏa hoàn toàn có thể lên tới 0,2, khiến nó cắt ngang quỹ đạo Trái Đất, có năng lực dẫn đến một vụ va chạm. Cũng trong khoảng chừng thời hạn đó, độ lệch tâm của Sao Thủy hoàn toàn có thể cao hơn thế nữa, hoàn toàn có thể va chạm với Sao Kim và về mặt triết lý hoàn toàn có thể đẩy nó văng ra khỏi Hệ Mặt Trời [ 77 ] hoặc hất nó vào vị trí va chạm với Sao Kim hay Trái Đất. [ 82 ] Điều này hoàn toàn có thể xảy ra trong khoảng chừng 1 tỷ năm, theo những mô phỏng số, trong đó quỹ đạo Sao Thủy bị nhiễu loạn. [ 83 ]

Hệ thống vành đai mặt trăng[sửa|sửa mã nguồn]

Sự tiến hóa của mạng lưới hệ thống mặt trăng chịu ảnh hưởng tác động chi phối của những lực thủy triều. Một mặt trăng sẽ tạo ra chỗ trương lên ở thiên thể mà nó quay quanh do chênh lệch lực mê hoặc qua đường kính của thiên thể chính. Nếu một mặt trăng quay cùng hướng với sự quay của hành tinh và hành tinh quay nhanh hơn chu kỳ luân hồi quỹ đạo của mặt trăng, sự trương lên này sẽ không ngừng bị kéo phía trước mặt trăng. Trong trường hợp này, mô men động lượng sẽ truyền từ sự quay của thiên thể chính tới sự quay của vệ tinh. Mặt trăng hấp thụ nguồn năng lượng và từ từ hoạt động xoáy ra ngoài, trong khi thiên thể chính quay chậm dần đi theo thời hạn .Mặt Trăng và Trái Đất là một ví dụ của một hệ như vậy. Ngày nay, Mặt Trăng trong trạng thái bị khóa bởi lực thủy triều vào Trái Đất, mỗi vòng của nó xung quanh Trái Đất ( lúc bấy giờ khoảng chừng 29 ngày ) bằng đúng một vòng quanh trục của nó, vì vậy nó luôn luôn hướng 1 mặt về Trái Đất. Mặt Trăng sẽ liên tục rút khỏi Trái Đất, và sự tự quay của Trái Đất sẽ liên tục chậm lại. Trong khoảng chừng 50 tỉ năm, nếu chúng sống sót qua sự co và giãn của Mặt trời, Mặt Trăng và Trái Đất sẽ trở nên bị khóa vào nhau, mỗi thiên thể sẽ bị bắt vào thứ gọi là cộng hưởng ” tự quay-quay quỹ đạo ” trong đó Mặt Trăng sẽ quay quanh Trái Đất khoảng chừng 47 ngày và cả Mặt Trăng và Trái Đất sẽ tự quay quanh trục của chúng bằng ấy thời hạn mỗi vòng, và chỉ một bán cầu của mỗi thiên thể hoàn toàn có thể nhìn thấy nhau. [ 84 ] [ 85 ] Những ví dụ khác là vệ tinh Galileo của Sao Mộc ( cũng như những mặt trăng nhỏ hơn của siêu hành tinh này ) [ 86 ] và hầu hết những mặt trăng lớn hơn của Sao Thổ. [ 87 ]
Một ngữ cảnh khác xảy ra khi mặt trăng hoặc quay xung quanh thiên thể chính nhanh hơn thiên thể đó quay, hoặc xoay theo hướng ngược lại sự quay của thiên thể chính. Trong những trường hợp này, sự trương thủy triều tụt lại phía sau mặt trăng trên quỹ đạo của nó. Trong trường hợp đầu, hướng truyền mô men động lượng ngược lại, do đó sự quay của hành tinh chính tăng cường trong khi quỹ đạo của vệ tinh co lại. Trong trường hợp sau, mô men động lượng của sự quay và sự tự quay có dấu ngược nhau, cho sự truyền mô men dẫn tới sự giảm biên độ của cả hai ( khử lẫn nhau ). Chú ý rằng trong khi tổng động lượng của hệ này bảo toàn, tổng nguồn năng lượng lại không do nhiệt ma sát bị thất thoát đi, và đây chính là nguyên do gây ra sự truyền mô men động lượng. Trong cả hai trường hợp, sự tăng cường do lực thủy triều khiến cho mặt trăng hoạt động xoáy hướng vào thiên thể chính cho tới khi hoặc nó bị áp lực đè nén thủy triều xé tan, rồi tạo nên một hệ vành đai hành tinh, hoặc nó đâm thẳng vào mặt phẳng hoặc khí quyển hành tinh đó. Một kết cục như vậy đang chờ những mặt trăng Phobos của Sao Hỏa ( trong khoảng chừng 30 tới 50 triệu năm nữa ), [ 88 ] Triton của Sao Hải Vương ( trong khoảng chừng 3,6 tỉ năm nữa ), [ 89 ] Metis và Adrastea của Sao Mộc, [ 90 ] cũng như tối thiểu 16 vệ tinh nhỏ của Sao Thiên Vương và Sao Hải Vương. Desdemona thậm chí còn có năng lực va đập với một trong số những vệ tinh lân cận .Một năng lực thứ 3 là khi hành tinh chính và mặt trăng khóa với nhau do lực thủy triều. Trong trường hợp này, sự trương thủy triều sẽ xảy ra tức thời không có độ trễ, và do đó không có sự truyền mô men động lượng, và chu kỳ luân hồi quỹ đạo sẽ không đổi. Sao Diêm Vương và Charon là một ví dụ của một hệ như vậy. [ 92 ]

Trước khi tàu vũ trụ Cassini–Huygens đi đến vào năm 2004, các vành đai Sao Thổ thường được cho là trẻ tuổi hơn nhiều Hệ Mặt Trời và người ta kì vọng sẽ không sống sót được thêm 300 triệu năm nữa. Tương tác hấp dẫn với các mặt trăng của Sao Mộc có vẻ sẽ dần dần đẩy rìa ngoài của vành đai hướng vào hành tinh, và sự mài mòn của các tiểu vẫn tinh và hấp dẫn của Sao Thổ cuối cùng tước đi phần còn lại, khiến cho Sao Thổ không còn vành đai. Tuy nhiên dữ liệu từ sứ mệnh Cassini khiến các nhà khoa học chỉnh sửa lại quan điểm ban đầu. Các quan sát phát hiện ra những mạnh băng rộng 10 km không ngừng tách ra và tái hợp, khiến nó có vẻ mới. Các vành đai Sao Thổ lớn hơn nhiều vành đai của các hành tinh khí khổng lồ khác. Khối lượng lớn này có lẽ đã bảo tồn chúng từ lúc hành tinh hình thành 4,5 tỉ năm trước đây, và có thể sẽ tiếp tục bảo tồn chúng hàng tỉ năm tới.[93]

Mặt Trời và môi trường tự nhiên hành tinh[sửa|sửa mã nguồn]

Về dài hạn, những biến hóa lớn nhất trong Hệ Mặt Trời đến từ những biến hóa trong bản thân Mặt Trời khi nó già đi. Khi Mặt Trời đốt đi nguồn dự trữ hiđrô của nó, nó sẽ trở nên nóng hơn và do đó đốt phần dự trữ còn lại ngày càng nhanh. Kết quả là Mặt Trời sẽ tăng cường độ sáng với vận tốc 10 % mỗi 1,1 tỉ năm. [ 94 ] Trong thời hạn một tỷ năm, khi hiệu suất bức xạ Mặt Trời tăng lên, vùng được cho phép sự sống của nó sẽ di dời ra ngoài, khiến cho mặt phẳng Trái Đất quá nóng để nước liên tục sống sót một cách tự nhiên ở thể lỏng. Vào thời gian này, tổng thể sự sống trên mặt đất sẽ bị tuyệt diệt. [ 95 ] Trước khi những đại dương trọn vẹn khô cạn, hơi nước bốc lên từ mặt phẳng đại dương tạo thành một nguồn khí nhà kính khổng lồ, làm tăng cường quy trình tăng nhiệt độ, hoàn toàn có thể chấm hết sự sống trên Trái Đất còn sớm hơn nữa. [ 96 ] Trong khoảng chừng thời hạn này, hoàn toàn có thể là nhiệt độ mặt phẳng Sao Hỏa sẽ tăng từ từ, hơi nước và CO2 hiện tại đang ngừng hoạt động dưới regolith mặt phẳng sẽ giải phóng vào khí quyển tạo nên hiệu ứng nhà kính nung nóng hành tinh cho đến khi nó đạt những điều kiện kèm theo tương tự với Trái Đất ngày này, do đó phân phối nơi trú chân tiềm năng trong tương lai cho sinh vật trên Trái Đất. [ 97 ] Trong khoảng chừng 3,5 tỉ năm tới, những điều kiện kèm theo trên mặt phẳng Trái Đất sẽ tựa như như của Sao Kim thời nay. [ 94 ]
Sau khoảng chừng 5,4 tỉ năm tới, lõi Mặt Trời sẽ trở nên đủ nóng để kích hoạt phản ứng nhiệt hạch hiđrô ở lớp vỏ bao quanh nó. [ 95 ] Điều này sẽ khiến những lớp bên ngoài nở ra can đảm và mạnh mẽ, và ngôi sao 5 cánh sẽ bước vào một quá trình tiếp trong cuộc sống của nó, khi nó trở thành một sao khổng lồ đỏ. [ 99 ] Trong khoảng chừng 7,5 tỉ năm, Mặt Trời sẽ co và giãn tới nửa đường kính cỡ 1,2 AU — tức gấp 256 lần kích cỡ hiện tại. Ở đỉnh của nhánh sao khổng lồ đỏ trong biểu đồ tiến hóa sao, do tác dụng của diện tích quy hoạnh mặt phẳng tăng cực lớn, mặt phẳng Mặt Trời sẽ trở nên nguội hơn nhiều lúc bấy giờ ( khoảng chừng 2600 K ) và độ sáng của nó cũng tăng lên 2700 lần độ sáng hiện tại. Một đặc trưng khác của sao khổng lồ đỏ là gió sao từ nó sẽ rất mạnh, đem đi khoảng chừng 33 % khối lượng của nó ra khoảng trống. [ 95 ] [ 100 ] Trong thời hạn này, hoàn toàn có thể là vệ tinh Titan của Sao Thổ đạt được nhiệt độ mặt phẳng thiết yếu để bảo vệ cho sự sống sống sót. [ 102 ] [ 103 ]Khi Mặt Trời co và giãn, nó sẽ nuốt những hành tinh ở gần gồm Sao Thủy và Sao Kim. [ 104 ] Số phận của Trái Đất thì khó lường hơn ; mặc dầu Mặt Trời sẽ nở ra trùm cả quỹ đạo ngày này của Trái Đất, sự mất mát khối lượng của ngôi sao 5 cánh làm suy yếu mê hoặc của nó sẽ khiến quỹ đạo những hành tinh vận động và di chuyển ra xa hơn. [ 95 ] Nếu chỉ tính đến điều này thì Sao Kim và Trái Đất có lẽ rằng sẽ thoát khỏi sự thôn tính, [ 100 ] nhưng một nghiên cứu và điều tra gần đây hơn ( 2008 ) gợi ý rằng Trái Đất sẽ bị tàn phá do tương tác thủy triều với lớp vỏ ngoài kết nối lỏng lẻo của Mặt Trời. [ 95 ]Dần dần, hiđrô đốt cháy trong vỏ bao quanh Mặt Trời sẽ làm tăng khối lượng của nó cho tới khi nó đạt khoảng chừng 45 % khối lượng hiện tại của Mặt Trời. Vào thời gian đó tỷ lệ và nhiệt độ sẽ đạt rất cao tới nỗi sự tổng hợp heli thành cacbon sẽ mở màn, dẫn đến cái gọi là chớp heli ; Mặt Trời sẽ co lại từ 250 lần kích cỡ hiện tại ( dãy chính ) xuống còn 11 lần. Độ sáng theo đó cũng giảm từ 3000 lần mức hiện tại xuống còn 54 lần, và nhiệt độ mặt phẳng sẽ tăng lên tới khoảng chừng 4770 K. Mặt Trời sẽ trở thành một ngôi sao 5 cánh ở nhánh chân trời, đốt cháy heli trong nhân một cách không thay đổi giống như nó đang đốt hiđrô lúc bấy giờ. Pha nhiệt hạch heli này chỉ sống sót chừng 100 triệu năm. Cuối cùng, nó một lần nữa lại quay về nguồn dự trữ hiđrô và heli ở những lớp bên ngoài và sẽ nở ra một lần nữa, trở thành một ngôi sao 5 cánh nhánh khổng lồ tiệm cận. Vào lúc đó độ sáng Mặt Trời sẽ lại tăng lần nữa, đạt 2090 lần mức hiện tại, và nó sẽ nguội lại xuống còn 3500 K. [ 95 ] Pha này sống sót lê dài chừng 30 triệu năm, sau đó, trong một quy trình tốn khoảng chừng 100 nghìn năm, những lớp ngoài còn lại của Mặt Trời sẽ tách ra, tuôn những dòng vật chất khổng lồ vào khoảng trống và tạo nên một vầng hào quang bị gọi ( hiểu nhầm ) là một tinh vân hành tinh. Vật chất phóng ra sẽ chứa heli và cacbon tạo từ phản ứng hạt nhân của Mặt Trời, liên tục cung ứng những nguyên tố nặng vào khoảng trống liên sao cho những thế hệ sao tương lai. [ 105 ]
Đây là một sự kiện tương đối yên bình, không hề giống với một vụ nổ siêu tân tinh mà Mặt Trời vì quá bé nên không hề tạo ra. Bất kỳ người quan sát nào xuất hiện để tận mắt chứng kiến sự kiện này sẽ thấy sự tăng cường gió Mặt Trời quy mô lớn, nhưng nó sẽ không đủ để tiêu diệt trọn vẹn một hành tinh. Tuy nhiên, sự mất mát khối lượng ngôi sao 5 cánh hoàn toàn có thể khiến quỹ đạo những hành tinh sống sót rơi vào hỗn độn, khiến 1 số ít va đập vào nhau, 1 số ít văng ra khỏi Hệ Mặt Trời, và số khác bị xé vụn bởi tương tác thủy triều. [ 106 ] Sau đó, toàn bộ những gì còn lại của Mặt Trời là một sao lùn trắng, một thiên thể cực kỳ đặc, với 54 % khối lượng bắt đầu nén vào một kích cỡ chỉ bằng Trái Đất. Ban đầu, sao lùn trắng này hoàn toàn có thể sáng gấp 100 lần Mặt Trời hiện tại. Nó sẽ chứa oxi và cacbon suy biến, nhưng không khi nào đủ nóng để phản ứng nhiệt hạch với những nguyên tố này. Do đó sao lùn trắng Mặt Trời sẽ nguội dần, trở nên ngày càng mờ đi. [ 107 ]Khi Mặt Trời chết dần, sức hút mê hoặc lên những thiên thể quay quanh nó, như những hành tinh, sao chổi và tiểu hành tinh sẽ yếu đi do sự mất mát khối lượng. Tất cả những hành tinh còn lại sẽ giãn quỹ đạo quay ; nếu Sao Kim, Trái Đất và Sao Hỏa vẫn còn sống sót, quỹ đạo của chúng một cách xê dịch sẽ tương ứng nằm trong khoảng chừng 1,4 AU ( 210.000.000 km ), 1,9 AU ( 280.000.000 km ), và 2,8 AU ( 420.000.000 km ). Chúng và những hành tinh còn lại khác sẽ trở thành những khối vật thể lạnh lẽo, tối tăm, trọn vẹn tàn phá bất kể dạng sự sống nào. [ 100 ] Chúng sẽ liên tục quay quanh ngôi sao 5 cánh, tốc độ giảm dần do khoảng cách tới Mặt Trời tăng và mê hoặc Mặt Trời giảm. Hai tỉ năm sau đó, khi Mặt Trời nguội xuống khoảng chừng 6000 – 8000 K, cacbon và oxi trong lõi Mặt Trời sẽ ngừng hoạt động, với 90 % khối lượng còn lại của nó mang một cấu trúc tinh thể. [ 108 ] Cuối cùng, sau thêm hàng tỉ năm nữa, Mặt Trời sẽ trọn vẹn ngừng phát sáng, trở thành một sao lùn đen. [ 109 ]

Tương tác thiên hà[sửa|sửa mã nguồn]

Hệ Mặt Trời chuyển dời cô độc trong Ngân Hà trong một quỹ đạo tròn cách xê dịch 30000 năm ánh sáng từ tâm thiên hà với tốc độ cỡ 220 km / s. Chu kỳ quay quanh tâm thiên hà, gọi là năm thiên hà, vào thời gian 220 – 250 triệu năm. Từ khi hình thành tới giờ, Hệ Mặt Trời đã hoàn thành xong tối thiểu 20 vòng như vậy. [ 110 ]Các nhà khoa học khác nhau đã phỏng đoán rằng đường đi của Hệ Mặt Trời trong thiên hà là một yếu tố gây nên tính chu kỳ luân hồi của những đợt tuyệt chủng hàng loạt mà những hóa thạch Trái Đất ghi dấu lại. Một giả thuyết đề xuất kiến nghị rằng những xê dịch dọc do Mặt Trời gây ra khi nó quay quanh tâm thiên hà khiến nó đều đặn vượt qua mặt phẳng thiên hà. Khi quỹ đạo Mặt Trời đi ra ngoài đĩa thiên hà, tác động ảnh hưởng của thủy triều thiên hà yếu đi, khi nó quay trở lại đĩa thiên hà, theo những khoảng chừng thời hạn 20-25 triệu năm, nó chịu những thủy triều đĩa mạnh hơn nhiều mà, theo những quy mô toán học, sẽ tăng dòng sao chổi từ đám mây Oort lên 4 lần, dẫn tới sự tăng đột biến năng lực một vụ va chạm quyết liệt. [ 111 ]Tuy nhiên, những người khác lập luận rằng Mặt Trời lúc bấy giờ đang gần mặt phẳng thiên hà, và dù thế sự kiện tuyệt chủng lớn sau cuối đã xảy ra 15 triệu năm trước. Do đó chỉ vị trí chiều dọc của Mặt Trời thôi không đủ để lý giải sự tuyệt chủng theo chu kỳ luân hồi như vậy, và thay vào đó những lần tuyệt chủng xảy ra khi Mặt Trời vượt qua những nhánh xoắn ốc của thiên hà. Các cánh tay xoắn ốc không chỉ là nơi cư trú của rất nhiều đám mây phân tử, mà mê hoặc của chúng hoàn toàn có thể làm nhiễu loạn đám mây Oort, mà cả một tỷ lệ cao hơn những sao khổng lồ xanh sáng sống trong những khoảng chừng thời hạn ngắn và rồi bùng nổ mãnh liệt thành những siêu tân tinh. [ 112 ]

Va chạm thiên hà và đổ vỡ hành tinh[sửa|sửa mã nguồn]

Mặc dù đại đa số những thiên hà trong thiên hà di dời ra xa khỏi Ngân Hà, Thiên hà Andromeda, thành viên lớn nhất của Nhóm Địa phương của tất cả chúng ta, đang hướng tới đây với tốc độ khoảng chừng 120 km / s. [ 113 ] Trong 4 tỉ năm tới, Andromeda và Ngân Hà sẽ đụng độ, khiến cả hai biến dạng khi những lực thủy triều xé những nhánh ngoài của chúng thành những đuôi thủy triều khổng lồ. Nếu sự đổ vỡ khởi đầu này diễn ra, những nhà thiên văn thống kê giám sát rằng có Phần Trăm 12 % là Hệ Mặt Trời sẽ bị kéo ra phía ngoài vào đuôi thủy triều của Ngân Hà và 3 % nó sẽ bị gắn bởi lực mê hoặc của Andromeda và trở thành một phần của thiên hà này. [ 113 ] Khi một chuỗi những cú đánh trượt qua ở những nhánh liên tục diễn ra, năng lực văng ra của Hệ Mặt Trời tăng lên 30 %, [ 114 ] và những hố đen siêu nặng ở tâm hai thiên hà sẽ hợp nhất. Cuối cùng, trong khoảng chừng 6 tỉ năm tới, Ngân Hà và Andromeda sẽ hợp nhất trọn vẹn thành một thiên hà xoắn ốc khổng lồ. Trong quy trình hợp nhất, nếu có đủ khí, mê hoặc ngày càng tăng sẽ buộc khí đi vào tâm của thiên hà xoắn ốc mới. Điều này hoàn toàn có thể dẫn tới một thời kỳ hình thành sao can đảm và mạnh mẽ trong thời hạn ngắn, gọi là sự bùng nổ sao. [ 113 ] Ngoài ra, những khí đi vào trong sẽ nuôi dưỡng hố đen mới hình thành chuyển hóa nó thành một nhân thiên hà hoạt động giải trí. Lực hình thành do những tương tác này hoàn toàn có thể sẽ đẩy Hệ Mặt Trời vào vùng hào quang của thiên hà mới, khiến nó tương đối ít bị tổn hại từ bức xạ của những va chạm này. [ 113 ] [ 114 ]Có một ý niệm sai lầm đáng tiếc phổ cập rằng sự va chạm này sẽ làm đổ vỡ quỹ đạo của những hành tinh trong Hệ Mặt Trời. Trong khi đúng là mê hoặc của những sao bay ngang qua hoàn toàn có thể tách những hành tinh vào khoảng trống liên sao, khoảng cách giữa những sao là quá lớn khiến cho năng lực cuộc va chạm Ngân Hà – Andromeda gây ra một sự đổ vỡ như thế so với bất kể mạng lưới hệ thống sao riêng không liên quan gì đến nhau nào là rất nhỏ, hoàn toàn có thể bỏ lỡ. Trong khi Hệ Mặt Trời xét như một toàn thể hoàn toàn có thể chịu ảnh hưởng tác động bởi những sự kiện này, Mặt Trời và những hành tinh nói chung sẽ không bị nhiễu loạn đáng kể. [ 115 ]Tuy nhiên, theo thời hạn, Tỷ Lệ tích góp của một cú va chạm với một ngôi sao 5 cánh tăng lên, và sự đổ vỡ của những hành tinh sẽ trở thành không hề tránh khỏi trong một bậc thời hạn ngoài sức tưởng tượng. Giả sử rằng những ngữ cảnh cáo chung của ngoài hành tinh Vụ Co Lớn hoặc Vụ Xé Lớn không xảy ra, những thống kê giám sát gợi ý rằng mê hoặc của những sao băng qua sẽ trọn vẹn tước đi những hành tinh còn lại của Mặt Trời đã chết trong vòng 1 triệu tỉ năm ( 1015 năm ). Thời điểm đó ghi lại sự chấm hết của Hệ Mặt Trời : trong khi Mặt Trời và những hành tinh vẫn còn hiện hữu, Hệ Mặt Trời, theo nghĩa một mạng lưới hệ thống hành tinh, không còn sống sót. [ 2 ]
Khung thời hạn của sự hình thành Hệ Mặt Trời được xác lập bằng chiêu thức định tuổi bằng đồng vị phóng xạ. Các nhà khoa học ước tính rằng Hệ Mặt Trời đã 4,6 tỉ năm tuổi. Các hạt khoáng chất cổ nhất trên Trái Đất có khoảng chừng 4,4 tỉ năm tuổi. [ 116 ] Các mảnh đá già như vậy rất hiếm, do tại mặt phẳng Trái Đất không ngừng đổi khác hình dạng do xói mòn, phun trào núi lửa, và thiết kế mảng. Để nhìn nhận tuổi của Hệ Mặt Trời, những nhà khoa học sử dụng những vẫn thạch được hình thành từ quá trình ngưng tụ tinh vân Mặt Trời. Hầu hết toàn bộ những vẫn thạch đều có tuổi 4,6 tỉ năm, cho thấy Hệ Mặt Trời tối thiểu phải già cỡ đó. [ 117 ]Các nghiên cứu và điều tra về những đĩa xung quanh những ngôi sao 5 cánh khác cũng giúp phần vào việc lập nên một khung thời hạn hình thành Hệ Mặt Trời. Các ngôi sao 5 cánh khoảng chừng từ 1 tới 3 triệu năm tuổi có những đĩa chứa nhiều khí, trong khi những đĩa xung quanh những sao hơn 10 triệu năm tuổi chứa rất ít hoặc không có khí, cho thấy rằng những hành tinh khí khổng lồ trong chúng đã ngừng hình thành. [ 29 ]

Niên biểu của Hệ Mặt Trời

Chú ý : Tất cả thời hạn năm tháng trong niên biểu này là có tính xê dịch .

  • doi: 10.1006/icar.1996.5568
  • Zeilik, Michael A.; Gregory, Stephen A. (1998). Introductory Astronomy & Astrophysics (ấn bản 4). Saunders College Publishing. ISBN 0-03-006228-4.

    Xem thêm: enkulu22

Liên kết ngoài[sửa|sửa mã nguồn]

Các bài viết liên quan

Viết một bình luận