Question

[nhân lê]

Em hãy nêu sự hình thành và tiến hóa của mật trời.

Answer 1

[nhân lê]

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 phần nhỏ thuộc 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 chấp thuận rộng rãi 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 phát triển liên tục nhờ kết quả của tiến bộ trong nhiều lĩnh vực khác nhau bao gồm thiên văn học, vật lý học, địa chất học và khoa học hành tinh. Từ buổi bình minh của kỷ nguyên không gian, mô hình 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 ban đầu của nó. Nhiều mặt trăng được hình thành từ các đĩa khí và bụi quay xung quanh các hành tinh, trong khi một số 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, có thể là kết quả của những vụ va chạm khổng lồ. Va chạm thiên thể xảy ra thường xuyên cho tới tận ngày nay và đóng vai trò trung tâm trong sự tiến hóa của Hệ Mặt Trời. Vị trí các hành tinh thường xuyên thay đổi và hiện tượng dịch chuyển hành tinh này được cho là thiết yếu trong sự tiến hóa giai đoạn 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 có thể đến hàng chục tỷ năm hoặc hơn, Mặt Trời có thể trở thành hoàn toàn cô độc, không có một thiên thể nào quay quanh nó.^[2]

Mục lục1Lịch sử2Sự hình thành2.1Tinh vân tiền Mặt Trời2.2Sự hình thành các hành tinh3Những phát triển về sau3.1Các hành tinh đá3.2Vành đai tiểu hành tinh3.3Dịch chuyển hành tinh3.4Các đợt bắn phá sau này3.5Mặt trăng4Tương lai4.1Ổn định dài hạn4.2Hệ thống vành đai mặt trăng4.3Mặt Trời và môi trường hành tinh5Tương tác thiên hà5.1Va chạm thiên hà và đổ vỡ hành tinh6Niên đại7Xem thêm8Chú thích9Tham khảo10Liên kết ngoàiLịch sử[sửa | sửa mã nguồn] Pierre-Simon Laplace, một trong những người tiên phong đề xướng giả thuyết tinh vân.Xem thêm: en:History of Solar System formation and evolution hypotheses

Những ý tưởng liên quan tới nguồn gốc và định mệnh của thế giới bắt nguồn từ những ghi chép cổ đại; nhưng ý tưởng về "Hệ Mặt Trời" như một hệ hành tinh, theo nhãn quan hiện đại, chỉ mới xuất hiện rất gần đây. Bước đầu tiên hướng tới một lý thuyết về sự hình thành và phát triển Hệ Mặt Trời là sự công nhận thuyết nhật tâm, xem Mặt Trời ở trung tâm 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 năm 250 trước Công nguyên) nhưng thuyết này chỉ được chấp nhận rộng rãi từ thế kỉ 17. Ghi chép đầu tiên nhắc tới thuật ngữ "Hệ Mặt Trời" xuất hiện vào năm 1704.^[3]

Lý thuyết chuẩn hiện nay về sự hình thành Hệ Mặt Trời, giả thuyết tinh vân, đã trải qua nhiều thăng trầm kể từ khi xuất hiện 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 nhất đối với lý thuyết này là nó có vẻ giải thích không thỏa mãn việc Mặt Trời có tương đối ít mô men động lượng so với các hành tinh.^[4] Tuy nhiên, từ đầu những năm 1980 nghiên cứu về các ngôi sao trẻ cho thấy chúng cũng có các đĩa khí và bụi nguội bao quanh, chính xác như giả thuyết tinh vân tiên đoán, khiến cho gần đây nó được đa số giới khoa học đón nhận trở lại.^[5]

Hiểu biết về cách thức Mặt Trời tiếp tục phát triển ra sao đòi hỏi một hiểu biết về nguồn gốc năng lượng của nó. Việc Arthur Stanley Eddington xác nhận thuyết tương đối tổng quát của Albert Einstein đã khiến ông nhận ra rằng năng lượng Mặt Trời sinh ra từ phản ứng nhiệt hạch bên trong lõi.^[6] Năm 1935, Eddington đi xa hơn tới chỗ đề xuất rằng các nguyên tố khác nặng hơn cũng có thể hình thành bên trong các ngôi sao.^[7] Fred Hoyle phát triển tiên đề này với lập luận rằng các ngôi sao đã tiến hóa được gọi là sao khổng lồ đỏ tạo ra nhiều nguyên tố nặng hơn hiđrô và hêli trong lõi của chúng. Khi một sao khổng lồ đỏ tách bỏ các lớp ngoài, các nguyên tố này có thể quay lại hình thành nên các hệ thống sao mới.^[7]

Sự hình thành[sửa | sửa mã nguồn]Tinh vân tiền Mặt Trời[sửa | sửa mã nguồn]Bài chi tiết: Giả thuyết tinh vân

Giả thiết tinh vân khẳng định rằng Hệ Mặt Trời hình thành từ một vụ suy sụp hấp dẫn của một phần của một đám mây phân tử khổng lồ.^[8] Đám mây này có kích thước khoảng 20 parsec (pc),^[8] trong khi các mảnh của nó cỡ khoảng gần 1 pc (tức 3,25 năm ánh sáng).^[9] Sự suy sụp các mảnh nhỏ dẫn tới hình thành những nhân đặc lớn cỡ 0,01–0,1 pc (2000–20000 AU).^[8][10] Một trong số các 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 Mặt Trời ngày nay này bao gồm hiđrô, cùng hêli và những lượng rất nhỏ liti sản sinh ra từ tổng hợp hạt nhân của Vụ Nổ Lớn, chiếm tới 96,69% khối lượng của nó. 3.31% còn lại bao gồm các nguyên tố nặng sinh ra từ tổng hợp hạt nhân ở các thế hệ sao trước nó.^[12] Ở cuối vòng đời sao, các sao thường phun trào các nguyên tố nặng vào không gian liên sao.^[13]

 Hình ảnh từ Hubble về các đĩa tiền hành tinh trong Tinh vân Lạp Hộ, một "phòng nôi sao" có thể tương tự như tinh vân cổ xưa đã hình thành Mặt Trời

Những khoáng vật cổ nhất tìm thấy trong các mảnh thiên thạch, vốn được xem là những tàn tích của những vật liệu thể rắn đầu tiên 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 các đồng vị có chu kỳ bán rã ngắn, như Fe-60, vốn chỉ hình thành trong các 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 các 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, tương tự như Tinh vân Lạp Hộ.^[15][16] Nghiên cứu về cấu trúc của Vành đai Kuiper và các vật liệu dị thường của nó gợi ý rằng Mặt Trời sinh ra trong một đám chứa khoảng 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 bắt đầu tách ra từ 135 triệu tới 535 triệu năm sau khi hình thành.^[17][18] Một số mô hình mô phỏng Mặt Trời khi còn trẻ tương tác với các sao ở gần băng qua trong 100 triệu năm đầu đời sinh ra các quỹ đạo dị thường như ở phía rìa Hệ Mặt Trời, chẳng hạn các "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 liệu bên trong tinh vân ngưng tụ, các nguyên tử trong nó va đập với tần số tăng dần, chuyển động năng của nó thành nhiệt. Tâm của nó, nơi chứa phần lớn khối lượng, trở nên ngày càng nóng hơn phần đĩa bao quanh.^[9] Trong khoảng 100 nghìn năm,^[8] sự cạnh tranh giữa lực hấp dẫn, áp suất khí, từ trường và sự quay khiến cho tinh vân dẹt ra thành một đĩa tiền hành tinh với đường kính 200 AU^[9] và tạo nên một tiền sao (một ngôi sao chưa bắt đầu tổng hợp hiđrô) ở tâm.^[20]

Vào chặng tiến hóa này, Mặt Trời được cho là ở giai đoạn 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 phủ những miền rộng hàng trăm AU—Kính viễn vọng Không gian Hubble đã từng quan sát các đĩa tiền hành tinh có đường kính lên tới 1000 AU trong các vùng tạo sao như Tinh vân Lạp Hộ^[23]—và tương đối nguội, có nhiệt độ bề mặt cao nhất chỉ khoảng 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 hấp dẫn cho đến khi đạt tới trạng thái cân bằng thủy tĩnh.^[25] Sự kiện này đánh dấu việc Mặt Trời bước vào giai đoạn quan trọng nhất trong vòng đời của nó, được gọi là "dãy chính", kéo dài tới tận ngày nay. Đặc trưng chủ yếu của các sao ở chuỗi chính là năng lượng sao lấy từ phản ứng nhiệt hạch tổng hợp hêli từ hiđrô.^[26]

Sự hình thành các 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 l...