Trái Đất được hình thành như thế nào?

Trái đất hình thành như thế nào?

Có nhiều tranh cãi xung quanh việc các hành tinh trên Vũ trụ được hình thành như thế nào. Hiện nay, nổi cộm nhất là hai lý thuyết sau:

  1. Sự bồi đắp lõi: giải thích cho sự hình thành của các hành tinh đất đá như Trái đất
  2. Sự hình thành đĩa không ổn định: giải thích cho việc tạo ra các hành tinh khí khổng lồ.

Các nhà khoa học đang tiếp tục nghiên cứu các hành tinh trong và ngoài hệ Mặt Trời nhằm cố gắng hiểu rõ hơn và xác định lí thuyết nào là chính xác nhất.

Mô hình bồi tụ lõi

Khoảng 4,6 tỷ năm trước, hệ Mặt Trời là một đám mây bụi và khí được gọi là tinh vân Mặt Trời. Trọng lực làm sụp đổ vật chất của chính nó khi nó bắt đầu quay, tạo thành Mặt Trời ở trung tâm của Tinh vân. Khi Mặt trời hình thành, các vật chất còn lại bắt đầu kết lại. Nhờ vào lực hấp dẫn, các hạt nhỏ bắt đầu dính lại với nhau và tạo thành các hạt lớn hơn. Gió Mặt Trời cuốn trôi các nguyên tố nhẹ hơn, chẳng hạn như hydro và heli, từ các vùng gần hơn, chỉ để lại những vật chất đá nặng để tạo ra những hành tinh đất liền như Trái đất. Nhưng ở phía xa hơn, gió Mặt Trời ít tác động đến các nguyên tố nhẹ hơn, cho phép chúng kết hợp với những hành tinh khí khổng lồ. Bằng cách này, các tiểu hành tinh, sao chổi, hành tinh và Mặt Trăng được tạo ra.

Lõi đá của Trái đất được hình thành đầu tiên, với các nguyên tố nặng va chạm và liên kết với nhau. Vật chất dày đặc chìm xuống trung tâm, trong khi vật chất nhẹ hơn tạo ra lớp vỏ. Từ trường của Trái đất có thể hình thành vào khoảng thời gian này. Lực hấp dẫn hút được một số khí để tạo nên bầu khí quyển ban đầu của hành tinh. Trong quá trình phát triển sớm của mình, Trái đất bị ảnh hưởng bởi một phần lớn khiến các mảnh của lớp phủ của nó bị phóng vào không gian. Lực hấp dẫn khiến nhiều mảnh ghép lại với nhau tạo thành Mặt Trăng, quỹ đạo của Mặt Trăng chính là xung quanh vật chủ đã tạo ra nó.

Sự hình thành bề mặt Trái đất

Dòng chảy của lớp phủ bên dưới lớp vỏ gây ra kiến tạo mảng, sự chuyển động của các mảng lớn trên bề mặt Trái đất. Các va chạm và ma sát đã tạo ra núi và núi lửa, bắt đầu phun khí vào bầu khí quyển. Mặc dù số sao chổitiểu hành tinh đi qua phía trong hệ Mặt Trời ngày nay khá thưa thớt thì ngược lại, vào thời kì các hành tinh và hệ Mặt Trời mới được hình thành, số lượng sao chổi và tiểu hành tinh này rất dồi dào. Va chạm từ những phần băng giá này có khả năng làm lắng đọng phần lớn lượng nước của Trái đất trên bề mặt của nó. Vì Trái đất nằm trong vùng Goldilocks, nơi nước lỏng không bị đóng băng hoặc bốc hơi nhưng có thể vẫn là chất lỏng và nước vẫn ở trên bề mặt, nhiều nhà khoa học cho rằng đóng một vai trò quan trọng trong sự phát triển của sự sống.

Sự quan sát ngoài hành tinh dường như xác nhận sự tích lũy cốt lõi là quá trình hình thành chủ yếu .Các ngôi sao có nhiều “kim loại” hơn – cách gọi của nhóm các nhà thiên văn học sử dụng cho các nguyên tố khác ngoài hydro và heli – rằng trong lõi của chúng có nhiều hành tinh khổng lồ có nhiều hơn so với những ngôi sao ít kim loại khác. Theo NASA, sự bồi tụ lõi phổ biến ở các hành tinh đá nhỏ hơn ở các hành tinh khí khổng lồ. Sự phát hiện năm 2005 về một hành tinh khổng lồ với một lõi lớn quay quanh ngôi sao giống như Mặt Trời- HD 149026 là một ví dụ về việc một hành tinh khác hỗ trợ cho việc bồi tụ lõi.

Ông Greg Henry phát biểu trong một thông cáo báo chí rằng: “Đây là một xác nhận của lý thuyết bồi tụ lõi do sự hình thành hành tinh và bằng chứng rằng các hành tinh của loại này tồn tại nhiều”. Henry là một nhà thiên văn học tại Đại học bang Tennessee, Nashville, đã phát hiện ra sự phai mờ của ngôi sao. Vào năm 2017, Cơ quan Vũ trụ châu Âu có kế hoạch triển khai Đặc tính Vệ tinh ExoPlanet (CHEOPS), sẽ nghiên cứu các hành tinh ngoại vi có kích thước từ siêu Trái đất cho đến sao Hải Vương. Nghiên cứu những hành tinh xa xôi này có thể giúp xác định cách các hành tinh trong hệ Mặt Trời hình thành.

“Trong lí thuyết bồi tụ lõi, lõi của một hành tinh phải đạt đến một khối lượng đáng kể trước khi nó có thể tăng thêm khối lượng khí “,  CHEOPS cho biết. “Khối lượng đáng kể này phụ thuộc vào nhiều biến đổi vật lý, trong đó quan trọng nhất trong số đó là tỷ lệ vi thể hành tinh lớn dần lên.” Bằng cách nghiên cứu cách thức các hành tinh bổ sung thêm vật chất, CHEOPS sẽ cung cấp cái nhìn sâu sắc về cách các hành tinh phát triển.

Mô hình đĩa không ổn định

Mặc dù mô hình bồi tụ lõi lý giải tốt đối với các hành tinh đất liền, nhưng nó lại có vấn đề với các hành tinh khí khổng lồ ở xa Mặt trời hơn: những hành tinh khí khổng lồ sẽ cần phải tiến hóa nhanh chóng để giữ được khối lượng đáng kể các loại khí nhẹ hơn mà chúng chứa. Nhưng các mô phỏng đã không thể giải thích cho sự hình thành nhanh chóng này. Theo các mô hình, quá trình này mất vài triệu năm, dài hơn so với loại khí ánh sáng có sẵn trong hệ Mặt Trời ban đầu. Đồng thời, mô hình bồi tụ lõi phải đối mặt với vấn đề di chuyển, vì các hành tinh nhỏ có khả năng xoắn ốc vào phía Mặt Trời trong một khoảng thời gian ngắn.

Theo một lý thuyết tương đối mới, sự mất ổn định của đĩa, các khối bụi và khí đã sớm liên kết với nhau trong hệ Mặt Trời. Theo thời gian, những khối này từ từ kết hợp thành một hành tinh khổng lồ. Những hành tinh này có thể hình thành nhanh hơn so với các đối thủ của chúng- lõi, đôi khi chỉ trong một nghìn năm, cho phép chúng giữ các loại khí vừa nhẹ vừa nhanh biến mất. Chúng cũng nhanh chóng đạt được một khối lượng ổn định để giữ chúng khỏi sự hủy diệt trong quỹ đạo quanh Mặt Trời.

Theo nhà thiên văn học hành tinh Paul Wilson, nếu sự mất ổn định đĩa hình thành các hành tinh, nó sẽ tạo ra một số lượng lớn các thế giới với thứ tự lớn hơn. Bốn hành tinh khổng lồ quay quanh với khoảng cách đáng kể xung quanh ngôi sao HD 9799 cung cấp bằng chứng quan sát về sự bất ổn định của đĩa. Fomalhaut b, một hành tinh ngoại với quỹ đạo 2.000 năm xung quanh ngôi sao của nó, cũng có thể là một ví dụ về một thế giới được hình thành qua sự mất ổn định đĩa, mặc dù hành tinh này cũng có thể bị đẩy ra do tương tác với các hành tinh bên cạnh.

Sự bồi tụ Pebble

Thách thức lớn nhất đối với bồi tụ lõi là thời gian – làm sao hình thành các hành tinh khí khổng lồ đủ nhanh để giữ lấy các thành phần nhẹ hơn trong bầu khí quyển của nó. Nghiên cứu gần đây tập trung về cách các vật thể nhỏ hơn, có kích thước bằng đá cuội hợp nhất với nhau để xây dựng các hành tinh khổng lồ nhanh hơn 1000 lần so với các nghiên cứu trước đó. “Đây là mô hình đầu tiên mà chúng ta biết về việc khi chúng ta bắt đầu với cấu trúc đơn giản cho việc hình thành các hành tinh từ tinh vân Mặt Trời và kết thúc với hệ thống hành tinh khổng lồ mà chúng ta thấy hiện nay”, tác giả chính Harold Levison, nhà thiên văn học tại Viện Nghiên cứu Tây Nam (SwRI) ở Colorado, phát biểu với Space.com vào năm 2015.

Vào năm 2012, các nhà nghiên cứu Michiel Lambrechts và Anders Johansen từ Đại học Lund ở Thụy Điển đã đề xuất rằng các viên đá sỏi nhỏ- đã từng được nhắc đên, là yếu tố giữ chìa khóa để nhanh chóng xây dựng các hành tinh khổng lồ. Levison cho biết: “Họ đã chỉ ra rằng những viên sỏi còn sót lại từ quá trình hình thành, mà trước đây được coi là không quan trọng, thực sự có thể là một chìa khóa quan trọng trong việc tạo hành tinh”. Levison và nhóm của ông đã hoạt động dựa trên nghiên cứu đó để tạo mô hình chính xác hơn cách các viên sỏi nhỏ có thể hình thành các hành tinh được thấy trong thiên hà ngày nay.

Trong khi các mô phỏng trước đó, cả hai vật thể cỡ lớn và trung bình đều tiêu thụ những vật thể sỏi đá khác cỡ lớn với tốc độ tương đối không đổi, các mô phỏng của Levison cho thấy các vật thể lớn hơn hoạt động giống như những kẻ bắt nạt, giật lấy sỏi từ những phần có khối lượng trung bình để phát triển nhanh với tỷ lệ cao “Các vật thể lớn hơn bây giờ có xu hướng phân tán những vật thể nhỏ hơn nhiều so với những vật thể nhỏ hơn phân tán chúng trở lại, vì vậy những cái nhỏ hơn sẽ bị phân tán ra khỏi đĩa Pepple,” đồng tác giả Katherine Kretke, cũng từ SwRI, nói với Space.com . “Anh chàng lớn hơn về cơ bản bắt nạt người nhỏ hơn để họ có thể lấy tất cả các viên sỏi đá để chúng có thể tiếp tục lớn lên và hình thành nên lõi của hành tinh khổng lồ.”

Các nhà khoa học vẫn tiếp tục nghiên cứu về các hành tinh trong hệ Mặt Trời cũng như các ngôi sao khác. Họ sẽ sớm khám phá ra và hiểu thêm nhiều hơn về cách mà Trái đất và các hành tinh khác được hình thành.

Đọc thêm: Tất cả mọi thứ bạn cần biết về Trái đất

Domin Võ

Dành ra 12 tiếng/ngày cho công việc tẻ nhạt ở ngân hàng, chỉ khi viết bài cho Mingeek, anh ấy mới thật sự là chính mình. Anh muốn cho mọi người thấy rằng, khoa học không nhàm chán như trong SGK đâu! Nếu các bạn phát hiện sai sót gì trong bài, có thể liên hệ với anh ấy qua Facebook bên dưới. Hoặc nếu bạn muốn trò chuyện về Khoa học, hãy kết bạn luôn nào <3

Related Articles

Back to top button

Adblock Detected

Please consider supporting us by disabling your ad blocker