Cách hoạt động của thắt lưng tiểu hành tinh

Trong "The Empire Strikes Back", tập thứ năm của phim "Chiến tranh giữa các vì sao", Han Solo và phi hành đoàn Phiến quân của anh ta trốn thoát khỏi hành tinh Hoth, chỉ để bay thẳng vào một cánh đồng tiểu hành tinh . Cánh đồng có mật độ dày đặc và với những vật chất đá khổng lồ xoay tròn quay qua lại xung quanh Millennium Falcon, Han Solo phải khéo léo điều động tàu vũ trụ của mình đến nơi an toàn. Thật không may, theo C3PO, tỷ lệ thành công là rất thấp - chỉ 3,720 ăn 1.

Nếu một con tàu vũ trụ được phóng từ Trái đất về phía vành đai tiểu hành tinh của Hệ mặt trời và cố gắng bay qua nó, nó có giống như "Chiến tranh giữa các vì sao" với những mảnh vỡ nguy hiểm bay khắp nơi, khiến sứ mệnh gặp nguy hiểm không? Hóa ra, việc điều hướng qua vành đai tiểu hành tinh sẽ không quá ấn tượng - chỉ một số ít tiểu hành tinh đủ lớn để gây ra bất kỳ thiệt hại nào cho tàu vũ trụ và có nhiều khoảng trống giữa chúng hơn bạn tưởng.

Nhưng điều đó không có nghĩa là vành đai tiểu hành tinh chính, nằm giữa quỹ đạo của hành tinh Sao Hỏa và Sao Mộc , kém thú vị hơn so với lĩnh vực trong "Chiến tranh giữa các vì sao." Các nhà thiên văn học càng nghiên cứu nhiều về thành phần, hoạt động và sự hình thành của các tiểu hành tinh trong quỹ đạo của chúng xung quanh mặt trời , chúng ta càng hiểu nhiều hơn về cách toàn bộ hệ mặt trời ra đời. Một số giả thuyết thậm chí còn cho rằng sự sống trên Trái đất bắt đầu từ các tiểu hành tinh trong giai đoạn đầu của hành tinh. Mặt khác, nhiều nhà khoa học tin rằng một tiểu hành tinh đã gây ra sự tuyệt chủng hàng loạt của khủng long và các sinh vật khác cách đây 65 triệu năm.

Vành đai tiểu hành tinh hình thành như thế nào, và nó ảnh hưởng như thế nào đến phần còn lại của hệ mặt trời? Sao Hỏa và Sao Mộc có liên quan gì đến nó, và quỹ đạo của chúng ảnh hưởng như thế nào đến vành đai chính? Còn về vành đai Kuiper và đám mây Oort - chúng có gì khác với vành đai chính không? Có các vành đai tiểu hành tinh khác trong các hệ mặt trời khác như của chúng ta, hay vành đai chính là duy nhất? Hãy đọc để tìm hiểu.

1. Sự hình thành của hệ mặt trời
2. Vành đai tiểu hành tinh chính
3. Đặc điểm tiểu hành tinh
4. Sao chổi đai chính và các đai khác

Có một số lý thuyết cố gắng giải thích cách hệ mặt trời bắt đầu, nhưng lý thuyết được chấp nhận rộng rãi nhất được gọi là lý thuyết hình cầu . Các nhà thiên văn và vật lý học tin rằng hệ mặt trời bắt đầu như một đám mây khí, bụi và băng lớn, không có hình dạng, nhưng có thứ gì đó đã phá vỡ khối lượng và khiến mọi thứ chuyển động - có lẽ là vụ nổ của một ngôi sao gần đó .

Nếu bạn đã từng xem trượt băng nghệ thuật, bạn có thể nhận thấy rằng vận động viên trượt băng có thể quay nhanh hơn nhiều nếu họ kéo cánh tay lại gần cơ thể. Khối lượng cơ thể của họ càng tập trung, họ sẽ có thể xoay càng nhanh. Điều tương tự cũng xảy ra với hệ mặt trời của chúng ta. Vụ nổ giả định đã ép khí và bụi chưa định hình lại với nhau, chúng bắt đầu quay ngày càng nhanh theo hình tròn. Khi mặt trời ló dạng ở giữa, đám mây bắt đầu phẳng ra thành một cái đĩa, giống như một đĩa Frisbee hoặc một chiếc bánh kếp, với những hạt bụi nhỏ tạo nên phần còn lại của chiếc đĩa.

Cuối cùng, bụi bắt đầu kết dính với nhau và tạo thành các vật thể lớn hơn gọi là hành tinh . Thậm chí nhiều vật chất bay xung quanh đã va chạm với những hành tinh này và mắc kẹt vào chúng trong một quá trình được gọi là sự bồi tụ . Khi các vật thể tự quay và lực hấp dẫn mang lại nhiều bụi và khí hơn, các hành tinh này sẽ tích tụ thành các hành tinh tiền thân, và sắp trở thành 8 hành tinh mà chúng ta hiện đang biết và yêu thích - Sao Thủy , Sao Kim , Trái Đất , Sao Hỏa , Sao Mộc , Sao Thổ , Sao Thiên Vương và Sao Hải Vương (xin lỗi , Diêm Vương Tinh ).

Đó là khu vực giữa hành tinh thứ tư, sao Hỏa và hành tinh thứ năm, sao Mộc, rất quan trọng. Đơn vị thiên văn (AU) là khoảng cách giữa Trái đất và mặt trời, khoảng 150 triệu km - các nhà thiên văn học sử dụng khoảng cách này như một thước đo để đo các khoảng cách khác trong hệ mặt trời và thiên hà Milky Way . Sao Hỏa nằm cách mặt trời khoảng 1,5 AU, tương đương 225 triệu km. Trong khi đó, sao Mộc cách mặt trời khoảng 5,2 AU, tương đương 780 triệu km. Nếu chúng ta trừ đi hai khoảng cách, có khoảng 3,7 AU giữa Sao Hỏa và Sao Mộc, hay 555 triệu km. Có vẻ như có đủ chỗ giữa hai hành tinh cho một hành tinh khác, phải không? Điều gì đã xảy ra giữa sao Hỏa và sao Mộc trong quá trình hình thành hệ mặt trời?

Để tìm hiểu những gì các nhà khoa học nghĩ đã xảy ra, hãy đọc trang tiếp theo.

Vậy chúng ta giải thích thế nào về khoảng cách rộng lớn giữa sao Hỏa và sao Mộc ? Một số nhà thiên văn học đã gợi ý rằng một hành tinh hoặc tiền hành tinh riêng biệt thực sự hình thành giữa hai hành tinh, nhưng tác động của một sao chổi tốc độ cao đã làm vỡ và phân tán thiên thể mới hình thành để tạo ra cái mà chúng ta ngày nay gọi là vành đai tiểu hành tinh chính .

Mặc dù có thể sao chổi và các vật thể lớn khác đã bay quanh hệ mặt trời và phá vỡ vật chất trong giai đoạn đầu, nhưng hầu hết các nhà khoa học đều chấp nhận một lý thuyết đơn giản hơn nhiều - tiểu hành tinh là vật chất còn sót lại từ quá trình hình thành hệ mặt trời chưa bao giờ kết hợp thành công với nhau thành một hành tinh . Nhưng làm thế nào mà không có gì đến với nhau?

Nếu bạn nhìn vào khối lượng của Sao Mộc, bạn sẽ nhận thấy nó cực kỳ lớn. Mọi người gọi nó là một người khổng lồ khí vì lý do chính đáng - trong khi khối lượng của Trái đất là khoảng 6x10 ^ 24 kg, khối lượng của Sao Mộc được ước tính là 2x10 ^ 27 kg. Nó tương đối gần với mặt trời của chúng ta hơn nhiều so với các hành tinh đá như Trái đất hay sao Hỏa.

Kích thước khổng lồ của sao Mộc sẽ đủ để làm xáo trộn vật chất đá rơi vào giữa nó và sao Hỏa - ​​lực hấp dẫn mạnh của nó sẽ khiến bất kỳ hành tinh tiềm năng nào va chạm và vỡ ra thành các mảnh nhỏ hơn. Sau đó, chúng ta còn lại với một bộ sưu tập lớn, trải rộng các tiểu hành tinh quay quanh mặt trời theo cùng hướng với Trái đất - vành đai tiểu hành tinh chính. Với tâm của nó cách mặt trời khoảng 2,7 AU, vành đai ngăn cách sao Hỏa và các hành tinh đá khác với những khối khí lạnh khổng lồ như Sao Mộc và Sao Thổ.

Để có cái nhìn sâu hơn về các tiểu hành tinh trong vành đai, hãy xem trang tiếp theo.

Khoảng cách Kirkwood

Lực hấp dẫn của Sao Mộc vẫn ảnh hưởng đến vành đai cho đến ngày nay - khối lượng khổng lồ của nó làm xáo trộn đường đi của các tiểu hành tinh và tạo ra những khoảng trống lớn trong vành đai chính được gọi là khoảng trống Kirkwood . Điều này xảy ra do cộng hưởng quỹ đạo , là điểm khi một vật thể thẳng hàng với quỹ đạo của vật thể khác và chịu một lực. Ví dụ, một tiểu hành tinh có thể tạo ra hai quỹ đạo hoàn chỉnh xung quanh mặt trời trong thời gian mà sao Mộc thực hiện một quỹ đạo. Mọi quỹ đạo khác, tiểu hành tinh đó sẽ thẳng hàng với Sao Mộc, và quỹ đạo của nó sẽ có một chút thay đổi. Điều này khiến một số nhóm tiểu hành tinh khác nhau tụ lại với nhau, tùy thuộc vào tần suất chúng quay quanh mặt trời - nó cũng để lại một số khoảng trống nơi không có bất kỳ tiểu hành tinh nào.

Ngoài ra còn có hai "đám mây" gồm các tiểu hành tinh ở phía trước và phía sau đường đi của Sao Mộc, được gọi là Jupiter Trojan, chúng hoạt động giống như những vệ sĩ xung quanh hành tinh. Hai nhóm tương tự được tìm thấy dọc theo quỹ đạo của Sao Hỏa được gọi là Trojan Sao Hỏa.

Phần lớn các tiểu hành tinh trong vành đai tiểu hành tinh chính thuộc ba loại:

Loại C (cacbon) - Chúng chiếm khoảng 75% tổng số tiểu hành tinh đã biết. Các tiểu hành tinh loại C thực sự được cho là có thành phần tương tự như mặt trời , chỉ không có hydro, heli và các vật liệu dễ cháy khác. Chúng rất tối và dễ hấp thụ ánh sáng, và bạn có thể xác định vị trí của chúng ở các mép ngoài của vành đai chính.

Loại S (silicaceous) - Chúng chiếm khoảng 17% tổng số tiểu hành tinh đã biết. Thành phần của chúng chủ yếu là sắt kim loại và sắt-magie silicat, và chúng được tìm thấy ở rìa bên trong của vành đai chính.

Loại M (kim loại) - 8% tiểu hành tinh còn lại được làm bằng sắt kim loại và được tìm thấy ở vùng giữa của vành đai chính.

Asteroids typically travel in a slightly elliptical orbit around the sun in the same direction as the Earth . They rotate simply, much like the Earth, except over a much short period of time -- anywhere between one hour and a day, depending on their size. Interestingly, most asteroids larger than 200 meters spin very slowly, no faster than once every 2.2 hours. This led astronomers to assume that bigger asteroids are very loosely held together because of constant bombardment from other asteroids. If they spin any faster, they'll break apart and fly out into space. It's suggested that asteroid 253 (Mathilde) is about as dense as water , even though it's 52 kilometers wide.

Nhiều người có thể ngạc nhiên khi biết rằng hầu hết các tiểu hành tinh trong vành đai chính chỉ có kích thước bằng một viên sỏi. Bất chấp lượng không gian rộng lớn mà nó chiếm, các nhà thiên văn ước tính tổng khối lượng của toàn bộ vành đai tiểu hành tinh chính nhỏ hơn 1 / 1.000 khối lượng của Trái đất, hoặc nhỏ hơn một nửa kích thước của mặt trăng . 16 tiểu hành tinh có đường kính 240 km hoặc lớn hơn, trong đó lớn nhất là Ceres, có đường kính khoảng 1.000 km.

Có phải tất cả các tiểu hành tinh trong hệ mặt trời của chúng ta đều nằm trong vành đai chính, hay có những thiên thể khác chia sẻ không gian giữa sao Hỏa và sao Mộc? Và những gì về vành đai tiểu hành tinh khác ngoài đó? Xem trang tiếp theo để vượt ra ngoài vành đai chính.

Vào ngày 26 tháng 11 năm 2005, nghiên cứu sinh Henry Hsieh và Giáo sư David Jewitt của Đại học Hawaii đã có một khám phá đáng kinh ngạc. Khi nhìn qua Kính viễn vọng Bắc Gemini dài 8 mét trên ngọn núi lửa không hoạt động Mauna Kea, cả hai nhận thấy một tiểu hành tinh bí ẩn , Tiểu hành tinh 118401, phát ra bụi giống như sao chổi . Khi quan sát hai sao chổi riêng biệt, họ nhận ra ba vật thể này không phải là tiểu hành tinh hay sao chổi, mà là một loại sao chổi hoàn toàn mới - sao chổi vành đai chính .

Sao chổi chỉ đơn giản là những cục băng và bụi lớn di chuyển trong không gian. Sức nóng từ mặt trời khiến băng bốc hơi và một vệt khí và bụi bị bỏ lại khi vật thể di chuyển trong không gian - đó là lý do tại sao sao chổi có đuôi. Tuy nhiên, quỹ đạo của một sao chổi vành đai chính khác nhiều so với quỹ đạo của một sao chổi thông thường, thường quay quanh mặt trời theo kiểu nghiêng, hình elip cao giống như một sợi dây cao su được kéo căng ra. Thay vào đó, một sao chổi ở vành đai chính di chuyển theo một quỹ đạo khá tròn, bằng phẳng, giống như một tiểu hành tinh.

Tiết lộ lớn nhất đến từ việc phát hiện ra các sao chổi ở vành đai chính là khả năng một tiểu hành tinh băng giá có thể đã đâm vào Trái đất và mang lại sự sống cho nó. Các nhà thiên văn học ban đầu tin rằng băng từ các sao chổi thông thường cung cấp nước cho Trái đất , nhưng những khám phá gần đây đã chứng minh rằng nước của sao chổi không có nhiều điểm chung với nước của hành tinh chúng ta. Nếu nước trong tiểu hành tinh là bất cứ thứ gì giống như nước của chúng ta, thì sao chổi ở vành đai chính có thể cung cấp cho chúng ta những hiểu biết quan trọng về sự hình thành Trái đất và thậm chí là sự tồn tại của chính chúng ta.

Một khám phá khác được thực hiện trong cùng năm cho thấy rằng có những vành đai khác ở ngoài đó. Các nhà thiên văn học tại NASA đã xác định vị trí có thể là một vành đai tiểu hành tinh lớn xung quanh HD69830, một ngôi sao cách chúng ta 41 năm ánh sáng có liên quan chặt chẽ với mặt trời của chúng ta. Vành đai tiểu hành tinh này cũng giống như vành đai của hệ mặt trời của chúng ta - một tập hợp các mảnh vụn không thể hình thành một thiên thể lớn - hoặc là giai đoạn đầu của một hệ mặt trời mới. Nếu là trường hợp thứ hai, việc quan sát vành đai có thể giúp chúng ta hiểu rõ hơn về quá trình hình thành hành tinh quan trọng [nguồn: National Geographic News ].

Để tìm hiểu thêm về các tiểu hành tinh, khám phá không gian và vũ trụ, hãy xem trang tiếp theo.

Vành đai Kuiper

Vành đai Kuiper tương tự như vành đai tiểu hành tinh chính ở điểm nó là một bộ sưu tập hình đĩa khác gồm các mảnh vỡ còn sót lại từ quá trình hình thành hệ Mặt Trời. Sự khác biệt lớn là nó mở rộng ra ngoài không gian xa hơn nhiều - nó bắt đầu đi qua Sao Hải Vương ở 30 AU và đạt xa tới 50 AU, hay 7,5 triệu km. Nó thường được coi là "biên giới cuối cùng" của hệ mặt trời vì ngày càng khó đo kích thước của các vật thể trong hoặc ngoài khu vực này. Các mảnh vụn tạo nên Vành đai Kuiper cũng lạnh hơn nhiều do cách xa mặt trời. Ý tưởng về Vành đai Kuiper được đề xuất bởi nhà thiên văn học Gerard Kuiper vào năm 1951, nhưng sự tồn tại của nó không được xác nhận cho đến năm 1992 khi các nhà thiên văn quan sát Vật thể Vành đai Kuiper (KPO) đầu tiên.

Vành đai tiểu hành tinh lớn như thế nào?

Vành đai tiểu hành tinh nằm giữa những hành tinh nào?

Vành đai Kuiper là gì và những gì được tìm thấy ở đó?

Tại sao Kuiper Belt lại quan trọng?

Hình dạng của vành đai tiểu hành tinh là gì?

Những bài viết liên quan

Các liên kết tuyệt vời hơn

Nguồn