Cơ may nào cho Trái đất khi Hệ Mặt trời sụp đổ?
Một ngày nào đó, Mặt trời sẽ c.hết. Ngôi sao rực rỡ của chúng ta – Mặt trời không thể tồn tại mãi mãi.
Mặt trời sớm muộn cũng hóa thành sao đỏ khổng lồ
Sau hàng tỉ năm tỏa sáng nhờ phản ứng nhiệt hạch, các nguyên tố cung cấp năng lượng cho phản ứng tổng hợp của Mặt trời sẽ cạn kiệt. Khi tài nguyên cạn kiệt, Mặt trời sẽ trải qua quá trình biến đổi bi tráng trước khi trở thành một sao lùn trắng. Quá trình này khiến các hành tinh ở vùng trong Hệ Mặt trời như Trái đất chịu vạ lây.
Khi nguyên liệu không tạo đủ năng lượng phản ứng chống lại với lực hấp dẫn, lõi bên trong của Mặt trời sẽ sụp đổ còn vỏ ngoài phình to biến Mặt trời thành một sao đỏ khổng lồ có bán kính có thể chạm tới sao Hỏa. Sau khi phóng hết vật chất lớp vỏ ra bên ngoài, Mặt trời chỉ còn lại lõi là tàn tích của một ngôi sao. Khi đó, mặt trời còn nhỏ hơn Trái đất và chỉ còn phát bức xạ nhiệt.
Chúng ta có đã dự báo trước kịch bản bi tráng đối với Mặt trời sau khoảng 5 tỉ năm nữa. Nhưng các hành tinh khi đó thì sao? Còn Trái đất thì sao?
Nhà vật lý Amornrat Aungwerojwit thuộc Đại học Naresuan ở Thái Lan và một nhóm các nhà khoa học đã phân tích những thay đổi dài hạn về độ sáng của ba sao lùn trắng và suy ra tác động của điều đó đối với các hệ hành tinh xung quanh ba ngôi sao.
May mắn thay, chúng ta có thể yên tâm rằng loài người vào lúc đó không còn trên Trái đất, hoặc đang sống ở nơi nào khác trong vũ trụ. Hành tinh xanh của chúng ta và các hành tinh khác sẽ không thể thoát khỏi sự tổn hại. Theo phân tích từ các ngôi sao lùn trắng, cái c.hết của Mặt trời sẽ gây ra cuộc t.àn s.át trong Hệ Mặt trời.
Nói tóm lại, sao Thủy và sao Kim đã biến mất, cũng như mọi thiên thể khác ở vùng trong của Hệ Mặt Trời. Cái kết cuối của những hành tinh này sẽ bị xé nát khi khoảng cách của chúng với bề mặt của Mặt trời bị thu hẹp rồi cuối cùng bị Mặt trời nuốt chửng.
Video đang HOT
Trái đất có thể tồn tại hoặc không, tùy thuộc vào quỹ đạo của nó thay đổi như thế nào trước việc Mặt trời sụt giảm khối lượng và tương tác hấp dẫn giữa các hành tinh. Nếu Trái đất có may mắn thoát khỏi lưỡi hái của Mặt trời trong gang tấc, hành tinh của chúng ta cũng sẽ rất khác so với thế giới tươi tốt và thuận lợi cho sự sống như ngày nay.
Nhà vật lý Boris Gansicke thuộc Đại học Warwick ở Anh cho biết: “Liệu Trái đất có thể di chuyển đủ nhanh hay không trước khi Mặt trời phình to, nuốt chửng và đốt cháy là điều vẫn chưa rõ ràng. Nhưng nếu không bị Mặt trời nuốt chửng thì bầu khí quyển của Trái đất cũng bị thổi bay, còn các đại dương bốc hơi hoàn toàn và đó không còn là một nơi tươi đẹp để sinh sống”.
Làm thế nào chúng ta có thể biết được tất cả những điều này khi nhìn vào các ngôi sao lùn trắng? Bằng cách nghiên cứu những thay đổi về độ sáng của chúng.
Ánh sáng nhấp nháy của một ngôi sao ẩn chứa một số điều. Nếu việc nhấp nháy diễn ra đều đặn thì sự tăng giảm cường độ có thể cho thấy có thứ gì đó đang quay quanh ngôi sao, chặn một phần ánh sáng của nó theo chu kỳ.
Ba ngôi sao được các nhà khoa học phân tích trong nghiên cứu mới nhất này có những thay đổi về độ sáng mà nghiên cứu trước đây cho thấy là do các đám mây mảnh vụn hành tinh quay quanh.
Aungwerojwit nói: “Nghiên cứu trước đây đã chỉ ra rằng khi các tiểu hành tinh, mặt trăng và hành tinh đến gần các sao lùn trắng, thì lực hấp dẫn khổng lồ của sao chủ sẽ xé toạc các hành tinh nhỏ này thành những mảnh nhỏ hơn”.
Bằng cách nghiên cứu dữ liệu có giá trị trong 17 năm về ba ngôi sao lùn trắng, các nhà nghiên cứu đã có thể đưa ra một bức tranh về quá trình này có thể phát triển như thế nào. Cả ba ngôi sao đều có cường độ sáng thay đổi dần, phù hợp suy đoán rằng chúng có những đám mây mảnh vụn khổng lồ bị sao chủ nghiền thành bụi ngày càng nhỏ hơn trước khi biến mất, có lẽ là do các khối bụi và đá đã bị hút vào sao lùn trắng.
Một ngôi sao có dấu hiệu cho thấy một sự kiện thảm khốc nào đó vào năm 2010, một ngôi sao khác vào năm 2015. Ngôi sao thứ ba có những sự kiện mờ đi bất thường cứ sau vài tháng và những dao động hỗn loạn trên quy mô vài phút. Cả ba ngôi sao hiện đang hoạt động hoàn toàn bình thường, với các hiện tượng thay đổi độ sáng không còn xảy ra nữa.
Điều này cho thấy quá trình sao chủ xé nát và nuốt chửng hành tinh xảy ra khá nhanh. Nhưng nếu Trái đất bị cái kết hủy diệt thì chắc chắn nó sẽ không quá bi thảm cho những người chứng kiến vì khi đó Trái đất cũng là một hành tinh hoang tàn.
Ganicke nói: “Tin buồn là Trái đất có thể sẽ bị Mặt trời đang giãn nở nuốt chửng trước khi nó trở thành một sao lùn trắng. Đối với phần còn lại của Hệ Mặt trời, một số tiểu hành tinh nằm giữa sao Hỏa và sao Mộc và thậm chí là một số mặt trăng của sao Mộc, có thể bị trật ra khỏi quỹ đạo rồi di chuyển đủ gần đến sao lùn trắng rồi chịu cái kết bị băm nhỏ như quá trình mà chúng tôi đã nghiên cứu”.
Tuy nhiên, đừng lo lắng cho con người khi đó vì các đại dương trên Trái đất sẽ sôi sục trong khoảng một tỉ năm nữa, rất lâu trước khi Mặt trời rơi vào hấp hối.
Nghiên cứu mới cho thấy khả năng Trái đất va chạm vơi sao Hỏa, sao Kim
Các hành tinh có quỹ đạo gần nhau tạo ra lực hấp dẫn tác động lên nhau. Vậy tại sao Trái đất không va chạm vơi sao Hỏa và sao Kim trong suốt hàng tỉ năm?
Mặt trời và các hành tinh trong hệ Mặt trời - Ảnh: Internet
Trái đất có lẽ đã không thể tồn tại đến ngày nay. Đó là bởi vì quỹ đạo của các hành tinh bên trong hệ Mặt trời (sao Thủy, sao Kim, Trái đất và sao Hỏa) rất hỗn loạn và các mô phỏng đã gợi ý rằng những hành tinh bên trong này (để phân biệt với các hành tinh bên ngoài gồm sao Mộc, sao Thổ, sao Thiên vương và sao Hải vương) lẽ ra phải đ.âm vào nhau. Tuy nhiên, điều đó đã không xảy ra. Nghiên cứu mới được công bố vào ngày 3.5 trên tạp chí Physical Review X cuối cùng có thể giải thích lý do tại sao.
Thông qua việc nghiên cứu sâu về các mô phỏng chuyển động của hành tinh, các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra rằng chuyển động của các hành tinh bên trong bị hạn chế bởi một số tham số đóng vai trò như một sợi dây ràng buộc ngăn cản sự hỗn loạn của hệ thống. Bên cạnh việc cung cấp một lời giải thích toán học cho sự hài hòa rõ ràng trong hệ Mặt trời, những hiểu biết sâu sắc của nghiên cứu mới có thể giúp các nhà khoa học hiểu được quỹ đạo của các ngoại hành tinh (các hành tinh xung quanh những ngôi sao khác bên ngoài hệ Mặt trời).
Các hành tinh có quỹ đạo gần nhau tạo ra lực hấp dẫn tác động lẫn nhau lên nhau, và những lực hút nhỏ này liên tục tạo ra những điều chỉnh nhỏ đối với quỹ đạo của chúng. Các hành tinh bên ngoài thuộc hệ Mặt trời (sao Mộc, sao Thổ, sao Thiên vương, sao Hải vương) lớn hơn nhiều, có khả năng chống lại các lực kéo nhỏ hơn và do đó duy trì quỹ đạo của chúng tương đối ổn định.
Tuy nhiên, vấn đề về quỹ đạo của các hành tinh bên trong thuộc hệ Mặt trời vẫn còn quá phức tạp nên khó giải quyết một cách chính xác. Vào cuối thế kỷ 19, nhà toán học Henri Poincaré đã chứng minh rằng về mặt toán học là không thể giải các phương trình chi phối chuyển động của ba hoặc nhiều vật thể có tương tác với nhau, thường được gọi là "bài toán ba vật thể". Kết quả là, sự không chắc chắn trong các chi tiết về vị trí xuất phát và vận tốc của các hành tinh, tăng lên theo thời gian. Nói cách khác, có thể xảy ra 2 kịch bản, trong đó khoảng cách giữa sao Thủy, sao Kim, sao Hỏa và Trái đất chênh lệch nhau một lượng nhỏ nhất: một trường hợp các hành tinh va vào nhau còn trong trường hợp khác thì chúng đi chệch nhau.
Thời gian cần thiết để 2 quỹ đạo có điều kiện xuất phát gần như giống hệt nhau phân kỳ một lượng xác định được gọi là thời gian Lyapunov của hệ hỗn loạn. Năm 1989, Jacques Laskar, nhà thiên văn học và là giám đốc nghiên cứu tại Trung tâm Nghiên cứu khoa học quốc gia và Đài thiên văn Paris, đã tính toán thời gian Lyapunov đặc trưng cho quỹ đạo hành tinh bên trong của hệ Mặt trời chỉ là 5 triệu năm.
Laskar phân tích: "Về cơ bản, điều đó có nghĩa là bạn mất đi một chữ số cứ sau 10 triệu năm. Ví dụ, nếu độ không chắc chắn ban đầu về vị trí của một hành tinh là 15 mét, thì 10 triệu năm sau độ không chắc chắn này sẽ là 150 mét; sau 100 triệu năm, 9 chữ số nữa bị mất đi, tạo ra độ bất định là 150 triệu cây số, tương đương với khoảng cách giữa Trái đất và Mặt trời. Về cơ bản, bạn không biết hành tinh này ở đâu".
Mặc dù 100 triệu năm có vẻ dài, nhưng trong lịch vũ trụ lại khá ngắn. Bản thân hệ Mặt trời đã hơn 4,5 tỉ năm t.uổi và việc thiếu các sự kiện điểm nhấn, chẳng hạn một vụ va chạm hành tinh hoặc một hành tinh bị đẩy ra khỏi tất cả chuyển động hỗn loạn này, khiến các nhà khoa học bối rối bấy lâu.
Laskar sau đó xem xét vấn đề theo một cách khác: bằng cách mô phỏng quỹ đạo hành tinh bên trong ở 5 tỉ năm tới, bước từ thời điểm này sang thời điểm tiếp theo. Ông chỉ tìm thấy 1% khả năng xảy ra va chạm giữa các hành tinh. Với cách tiếp cận tương tự, ông tính toán rằng trung bình sẽ mất khoảng 30 tỉ năm để bất kỳ hành tinh nào va chạm nhau.
Xu thế ổn định thống trị trong sự hỗn loạn
Sau đó, khi nghiên cứu toán học, Laskar và các đồng nghiệp của ông lần đầu tiên xác định được "sự đối xứng" hoặc "số lượng bảo toàn" trong các tương tác hấp dẫn tạo ra cái mà theo cách Laskar nói là "rào cản thực tế trong sự lang thang hỗn loạn của các hành tinh".
Các đại lượng nổi lên này gần như không đổi và ngăn chặn một số chuyển động hỗn loạn nhất định, nhưng không ngăn chặn chúng hoàn toàn, giống như phần trồi lên của vành đĩa ăn sẽ ngăn chặn thức ăn rơi ra khỏi đĩa nhưng không ngăn chặn hoàn toàn. Chúng ta có thể cần cảm ơn những đại lượng này vì chúng duy trì sự ổn định rõ ràng của hệ Mặt trời.
Renu Malhotra, Giáo sư khoa học hành tinh tại Đại học Arizona, người không tham gia vào nghiên cứu, đã nhấn mạnh mức độ tinh vi của các cơ chế được xác định trong nghiên cứu. Malhotra cho rằng điều thú vị là "quỹ đạo hành tinh trong hệ Mặt trời của chúng ta thể hiện sự hỗn loạn đặc biệt yếu".
Trong một nghiên cứu khác, Laskar và các đồng nghiệp đang tìm kiếm manh mối về việc liệu số lượng hành tinh trong hệ Mặt trời có bao giờ khác với những gì chúng ta thấy hiện nay hay không. Đối với tất cả sự ổn định hiển nhiên ngày nay, liệu điều đó có luôn đúng trong hàng tỉ năm trước khi sự sống tiến hóa hay không vẫn là một câu hỏi bỏ ngỏ.
Thực sự có sự sống tồn tại trên Kepler 69c không? Kepler 69c là một siêu Trái Đất ngoài hệ Mặt Trời được xác nhận có khả năng là hành tinh đất đá, quay quanh ngôi sao giống như Mặt Trời là Kepler 69, nằm ngoài cùng trong số 2 hành tinh được phát hiện bởi tàu vũ trụ Kepler của NASA. Cách Trái Đất hàng nghìn năm ánh sáng, có thể tồn tại...
