Tìm hiểu hệ Mặt Trời: Những thông tin cơ bản thú vị

Từ sao Thủy nóng như thiêu đốt đến đám mây Oort băng giá đều là những người hàng xóm của chúng ta.

Hệ mặt trời của chúng ta xưa kia từng là một đám mây bụi khổng lồ tự tan rã. Ngày nay, nó có 8 hành tinh, một vài hành tinh lùn và vô số sao chổi và thiên thạch quay quanh Mặt Trời.

Cách đây khoảng 4,6 tỷ năm, một đám mây bụi và khí khổng lồ được gọi là tinh vân mặt trời khi đó tan rã và bắt đầu hình thành nên cái mà sau này trở thành hệ mặt trời của chúng ta, bao gồm Mặt Trời và các hành tinh.

Hệ mặt trời của chúng ta có Mặt Trời ở giữa. Đây là một ngôi sao lớn đến nỗi trọng lực của nó kéo và giữ vô số hành tinh, hành tinh lùn, sao chổi và thiên thạch quay quanh nó.

Hệ mặt trời của chúng ta bao nhiêu tuổi?

Các vẫn thạch, hay là các mảnh đá vũ trụ rơi xuống Trái Đất, đã giúp các nhà khoa học tìm hiểu tuổi của hệ mặt trời. Một số mảnh nhỏ, hay chính là các thiên thạch, vỡ ra từ Mặt Trăng và các hành tinh mang đến những thông tin khoa học thú vị về đặc điểm hóa học và lịch sử của những nơi mà chúng sinh ra.

Những mảnh khác vẫn bay trong hệ mặt trời từ khi đám mây bụi nguyên thủy kia tan rã, trước khi các hành tinh trong hệ hình thành. Thiên thạch Allende rơi xuống Trái Đất vào năm 1969 và vỡ ra trên địa phận Mexico là thiên thạch xưa nhất mà chúng ta biết. Nó có niên đại 4,55 tỷ năm.

Hệ mặt trời hình thành như thế nào?

Các nhà khoa học tin rằng một vụ nổ sao ở khoảng cách gần, hay còn gọi là siêu tân tinh, đã gây ra sự tan rã của tinh vân mặt trời. Theo lý thuyết này, vụ nổ siêu tân tinh đã gây ra những đợt sóng cực mạnh tỏa vào vũ trụ và những đợt sóng mạnh khủng khiếp này đã đẩy các phần của tinh vân lại gần nhau hơn, dẫn đến sự tan rã. Rất có thể siêu tân tinh này đã “gieo mầm” vật chất vào tinh vân và vật chất bị vứt bỏ này đã thu hút thêm vật chất về phía khối tinh vân đang lớn dần.

Mặt Trời nằm ở vị trí trung tâm của hệ và nó là vật thể lớn nhất, chiếm 99,8% khối lượng của cả hệ. Mặt Trời là một quả bóng lửa khổng lồ có năng lượng sinh ra từ các phản ứng hạt nhân. Nhờ có năng lượng tỏa ra từ Mặt Trời mà sự sống trên Trái Đất được duy trì.

Mặt Trời là ngôi sao reo sự sống. Nó là ngôi sao lùn màu vàng tạo nên bởi các loại khí: 91% là hydrogen và 8,9% là helium. So với các ngôi sao khác, kích thước của Mặt Trời khá nhỏ và nó chỉ là một trong hàng trăm tỷ ngôi sao trong thiên hà của chúng ta, hay còn gọi là dải Ngân Hà.

Một ngôi sao trong một thiên hà

Khoảng cách từ Mặt Trời đến hố đen siêu khối lượng tạo nên trung tâm thiên hà của chúng ta là khoảng 25.000 đến 30.000 năm ánh sáng. Dải Ngân Hà là một thiên hà hình xoắn ốc với những nhánh vòng cung tỏa ra từ trung tâm và chứa những ngôi sao. Hệ mặt trời nằm trong một trong những nhánh nhỏ nhất có tên là nhánh Lạp Hộ.

Nếu hình dung hệ mặt trời to bằng bàn tay thì dải Ngân Hà to bằng lục địa Bắc Mỹ. Phạm vi ảnh hưởng sức hút của Mặt Trời trải rộng khoảng 122 đơn vị thiên văn (AU), trong đó 1AU là khoảng cách giữa Trái Đất với Mặt Trời, hay tương đương 150 triệu km.

Dải Ngân Hà có tổ chức gồm các nhánh xoắn ốc chứa các ngôi sao khổng lồ chiếu sáng không gian liên sao đầy khí và bụi. Mặt Trời của chúng ta nằm trong một nhánh có tên Orion.

Các hành tinh trong hệ mặt trời

Có tám hành tinh được công nhận và ít nhất năm hành tinh lùn đang quay quanh Mặt Trời. Theo Cơ quan Hàng không Vũ trụ Mỹ (NASA), trật tự và vị trí của các hành tinh và các vật thể khác trong hệ mặt trời được tạo nên theo cách mà hệ mặt trời hình thành.

Có thể các vật chất đá rắn đã chống chịu được sức nóng khủng khiếp của Mặt Trời non trẻ khi xưa và hình thành nên bốn hành tinh đầu tiên là sao Thủy, sao Kim, Trái Đất và sao Hỏa. Đây là bốn hành tinh có bề mặt đất đá cứng.

Ở xa hơn những hành tinh này là những hành tinh sinh ra từ các vật chất mà chúng ta cũng thường gặp là nước đóng băng, chất lỏng và khí. Những hành tinh này hình thành ở vùng rìa của hệ mặt trời non trẻ. NASA cho biết sao Mộc và sao Thổ là hai hành tinh khí vô cùng lớn và sao Thiên Vương, sao Hải Vương là hai hành tinh băng giá khổng lồ.

Sao Thủy

Sao Thủy là hành tinh ở gần Mặt Trời nhất và cũng là hành tinh nhỏ nhất trong hệ. Nó chỉ lớn hơn Mặt Trăng của Trái Đất một chút. Sao Thủy không có khí quyển để bảo vệ nó khỏi bức xạ liên tục của Mặt Trời và nhiệt độ bề mặt của nó vào ban ngày có thể lên đến 430 độ C, nhưng giảm cực sâu vào ban đêm, xuống tận -180 độ C. Hành tinh nhỏ bé này không có mặt trăng.

Sao Kim

Sao Kim là hành tinh nóng nhất trong hệ mặt trời. Khí quyển của nó là một lớp khí carbon dioxide rất dày và hấp thụ nhiều nhiệt làm cho nhiệt độ bề mặt ở đây lên đến 471 độ C. Sao Kim nhỏ hơn Trái Đất một chút và giống như phần lõi ngoài của Trái Đất, sao Kim cũng có lõi là sắt nóng chảy. Các địa điểm trên hành tinh này được đặt tên theo tên các nữ thần hoặc những người phụ nữ nổi tiếng trên Trái Đất.

Ví dụ như miệng núi lửa Sacajawea, đặt theo tên của nữ hướng dẫn viên người Mỹ bản địa đã chỉ đường cho cuộc thám hiểm của Lewis và Clark (cuộc thám hiểm trên bộ đầu tiên của người Mỹ đến duyên hải Thái Bình Dương), hay hẻm núi sâu Diana là đặt theo tên nữ thần săn bắn trong thần thoại Hy Lạp. Cũng như sao Thủy, sao Kim không có mặt trăng.

Trái Đất

Hành tinh thứ ba có bề mặt cứng tính từ Mặt Trời, là Trái Đất. Cho đến nay, chúng ta thấy Trái Đất là hành tinh duy nhất có sự sống trong vũ trụ. Điều kiện để có được sự sống ở đây chính là nước ở thể lỏng. Hành tinh của chúng ta nằm trong “vùng có thể sống được” hay còn gọi là vùng Goldilocks, quay quanh Mặt Trời ở một khoảng cách rất phù hợp để có nước tồn tại dưới dạng chất lỏng.

Một bức ảnh của Trái Đất do tàu vũ trụ Apollo 13 chụp vào ngày 17/4/1970.

Nếu ở gần Mặt Trời thêm một chút thì nước sẽ bay hơi thành thể khí còn nếu ở xa hơn thì nước lại bị đóng băng. Khoảng 71% bề mặt Trái Đất được nước bao phủ và khí quyển ở đây bảo vệ cho hành tinh khỏi bức xạ mặt trời. Trái Đất là hành tinh duy nhất không được đặt tên theo tên các vị thần mà có lẽ tên của nó hình thành từ tiếng Anh và tiếng Đức theo từ ngữ chỉ “mặt đất”.

Hành tinh xanh của chúng ta có kích thước lớn nhất trong 4 hành tinh đất đá của hệ mặt trời, và có một mặt trăng. Các nhà khoa học cho rằng Mặt Trăng của Trái Đất được hình thành từ một mảnh của Trái Đất vỡ ra khi một vật thể khổng lồ đâm vào Trái Đất từ xa xưa.

Sao Hỏa

Sao Hỏa còn được gọi là hành tinh Đỏ do bề mặt sao Hỏa được bao phủ bởi bụi giàu sắt khiến cho nó trông có màu gỉ sắt. Nơi đây có núi lửa lớn nhất hệ mặt trời là núi lửa Olympus Mons. Hành tinh này có lớp khí quyển mỏng không đủ làm lớp lá chắn bảo vệ bề mặt, vì thế nhiệt độ trung bình ở đây vào khoảng 60 độ C.

Do nhiệt độ khá cao như vậy nên khó có thể có nước tồn tại ở thể lỏng, vì thế không sự sống nào tồn tại được ở đây, mặc dù các nhà khoa học cho rằng xa xưa ở đây đã từng có nước. Hiện nay, sao Hỏa là hành tinh duy nhất có robot do con người đưa lên đang hoạt động. Sao Hỏa có hai mặt trăng là Phobos và Deimos.

Sao Mộc

Sao Mộc là hành tinh lớn nhất trong hệ mặt trời. Không giống như bốn người hàng xóm ở gần Mặt Trời, sao Mộc là một người khổng lồ toàn khí, chủ yếu là khí helium và hydrogen.

Sao Mộc to gấp 2 lần tất cả các hành tinh khác trong hệ cộng lại, nhưng một ngày của nó lại ngắn nhất so với các hành tinh khác. Nó chỉ mất 10 giờ đồng hồ để quay hết một vòng quanh trục của mình. Sao Mộc có đến vài chục mặt trăng. Áp suất và nhiệt độ cao trong khí quyển ở đây đã nén khí hydrogen thành thể lỏng, tạo ra một đại dương lớn nhất trong hệ mặt trời.

Sao Thổ

Sao Thổ là hành tinh thứ sáu của hệ mặt trời và có kích thước lớn thứ 2 trong hệ. Điều đặc biệt nhất của sao Thổ là những vành đai của nó. Giống như sao Mộc, sao Thổ cũng là một người khổng lồ bằng khí helium và hydrogen. Các vành đai của nó được tạo ra bởi hàng tỷ mảnh băng và đá. Vành đai lớn nhất của sao Thổ là vành đai Phoebe, nó trải rộng trên diện tích gấp gần 7.000 lần chính bản thân hành tinh.

Sao Thổ cũng có tận 82 mặt trăng, có kích thước từ nhỏ như một sân vận động thể thao đến to bằng cả sao Thủy. Một trong những mặt trăng của sao Thổ là Enceladus, được bao phủ bởi một đại dương băng khiến cho mặt trăng này có khả năng tồn tại sự sống ngoài Trái Đất.

Sao Thiên Vương

Sao Thiên Vương là hành tinh đầu tiên được phát hiện nhờ kính viễn vọng. Hành tinh thứ bảy tính từ Mặt Trời là một người khổng lồ băng giá. Không như những người hàng xóm khổng lồ bằng khí, nó được cấu thành từ các nguyên tố nặng hơn tạo thành một vật thể pha trộn giữa nước, methane và băng ammonia.

Một điểm khác biệt của nó so với các hành tinh khác trong hệ là nó “lăn” như một quả bóng trên quỹ đạo với trục gần như chiếu thẳng về phía Mặt Trời. Khí methane trong khí quyển của sao Thiên Vương khiến cho nó có màu xanh pha trộn giữa xanh lá và xanh da trời. Hành tinh này có 13 vành đai và 27 mặt trăng.

Sao Hải Vương

Các nhà khoa học đã tiên đoán sự tồn tại của sao Hải Vương trước khi quan sát thấy nó lần đầu tiên, nhờ có hiệu ứng của nó trên quỹ đạo của sao Thiên Vương. Tàu vũ trụ Voyager 2 của Cơ quan Hàng không Vũ trụ Mỹ (NASA) là con tàu duy nhất đã từng đến thăm hành tinh khổng lồ băng giá này.

Sao Hải Vương ở xa Mặt Trời đến mức phải mất 4 giờ ánh sáng mới từ Mặt Trời mới tới được đây (so với 8 phút để ánh sáng đi từ Mặt Trời đến Trái Đất). Khi ánh sáng đến được sao Hải Vương, nó yếu hơn 900 lần so với ánh sáng chúng ta nhìn thấy trên Trái Đất. Khoảng 80% khối lượng của sao Hải Vương là nước, methane và ammonia bao quanh một lõi nhỏ bằng đá.

Những cơn gió mạnh ở đây đẩy các đám mây methane đóng băng đi với tốc độ lên tới 2.000 km/giờ. Sao Hải Vương có 14 mặt trăng, một trong số đó được tìm thấy lần thứ 2 sau 20 năm mất tích.

Điều gì đã xảy ra với sao Diêm Vương?

Hệ mặt trời của chúng ta có ít nhất 5 hành tinh lùn, là Ceres, Diêm Vương, Eris, Haumea và Makemake. Hiệp hội Thiên văn quốc tế định nghĩa hành tinh là một vật thể vũ trụ quay quanh Mặt Trời, có đủ trọng lực để kéo nó thành hình cầu hoặc gần như hình cầu và dọn sạch các vật thể xung quanh quỹ đạo của nó.

Sao Diêm Vương ban đầu được coi là hành tinh thứ chín của hệ mặt trời nhưng vào năm 2006 nó đã được các nhà thiên văn học xác định lại là hành tinh lùn vì nó không đạt điều kiện thứ ba, tức là nó không hút sạch được các vật thể xung quanh. Sao Diêm Vương nằm trong vành đai Kuiper rộng lớn, đây là một vùng xa hơn sao Hải Vương và có chứa hàng tỷ vật thể.

Một số nhà thiên văn học tin rằng việc xếp loại sao Diêm Vương thành hành tinh lùn là không công bằng, và nên coi nó là hành tinh thứ chín của hệ mặt trời.

Hành tinh X

Có một vật thể là ứng cử viên thế chỗ cho sao Diêm Vương để trở thành hành tinh thứ chín, đó là hành tinh X hay còn gọi là Hành tinh Chín. Hai nhà nghiên cứu của Viện Công nghệ California, Mỹ, là Tiến sĩ Mike Brown và Tiến sĩ Konstantin Batygin đặt giả thuyết rằng có một hành tinh thứ mười lớn hơn Trái Đất đang quay quanh Mặt Trời nhanh hơn sao Hải Vương khoảng 20 lần.

Tuy nhiên, NASA cho rằng ở thời điểm hiện tại, sự tồn tại của Hành tinh Chín chỉ là giả thuyết vì chưa ai quan sát thấy nó cả.

Xa hơn các hành tinh

Xa hơn người khổng lồ băng giá Hải Vương, hệ mặt trời còn mở rộng đến tận vành đai Kuiper và đám mây Oort. Vành đai Kuiper được công nhận vào năm 1992 có bề rộng từ 30 đến 55 AU. “Cư dân” nổi tiếng nhất của vành đai này là hành tinh lùn Diêm Vương.

Ngoài ra, vành đai này còn chứa hàng tỷ vật thể băng giá, nhiều trong số đó là các mảnh vỡ còn lại của hệ mặt trời từ thuở sơ khai. Đám mây Oort nằm ở rìa xa lạnh lẽo của hệ mặt trời, và mặc dù từ những năm 50 của thế kỷ trước, các nhà khoa học đã cho là nó có tồn tại, nhưng đến nay vẫn chưa ai quan sát được.