Thiên Vương - Hành tinh chỉ có NƯỚC? | SAMURICE
Khi rời xa sao Thổ và tiến tới những miền vĩnh cửu, chúng ta sẽ gặp một hành tinh không chỉ dị, không chỉ đặc biệt mà còn là nơi chúng ta phải đặt lại định nghĩa về hành tinh khí ga. Đây là hành tinh có tên George.
Khi nói về độ dị thường của các hành tinh, chúng ta thường nhìn vào những kẻ dị biệt như sao Mộc cùng sự bành trướng trọng trường khổng lồ của nó hay sao Thổ với vành đai hoàn mỹ nó đeo trên người. Tuy nhiên, hai hành tinh khí ga này lại không hẳn là những kẻ dị biệt. Tất nhiên chúng đều là những hành tinh có đặc điểm thú vị, nhưng khi nói về dị biệt, chúng ta cần đi xa hơn nữa.
Khi rời xa sao Thổ và tiến tới những miền vĩnh cửu, chúng ta sẽ gặp một hành tinh không chỉ dị, không chỉ đặc biệt mà còn là nơi chúng ta phải đặt lại định nghĩa về hành tinh khí ga. Đây là hành tinh có tên George.
Hành tinh George
Kể từ thời nguyên thủy của thiên văn, nhân loại đã có thể nhìn lên bầu trời và phát hiện ra 6 thiên thể đặc biệt mà sau này được xác định là các hành tinh và mặt trăng. Các đốm sáng trên trời đó bao gồm sao Thủy, sao Kim, Mặt Trăng, sao Hỏa, sao Mộc và sao Thổ.
Tuy nhiên, đến khi nhân loại bước qua năm 1781, có một số thứ đã thay đổi.
Fredrich Wilhelm Herschel, một nhạc công người Đức đã lạc trôi tới nước Anh vì chiến tranh bảy năm. Dù không còn khả năng theo đuổi nghề cũ, Fredrich vẫn có một hướng đi khác, thậm chí nó còn là hướng đi vĩ đại mà ông không hề biết.
Bén duyên với bộ môn thiên văn, Fredrich giờ có tên mới là William đã tự chế ra một ống kính thiên văn cho riêng mình và bắt đầu ngắm nghía bầu trời đêm. Và đến năm 1781, khi nhìn vào khu vực chòm sao Kim Ngưu, ông đã tìm thấy một cái gì đó, nói đúng hơn là một phát hiện gì đó.
Thoạt đầu William nhận định thứ ông tìm ra là một ngôi sao xa xôi. Nhưng sau 4 ngày, bỗng dưng nó lại nằm ở vị trí khác trên bầu trời. Ông nhận định lại rằng, đây ắt hẳn phải là một sao chổi.
Nhưng đây không phải là một sao chổi.
Ngôi sao này đã được nhiều nhà thiên văn phát hiện ra qua nhiều thời kỳ, nhiều lần quan sát nhưng luôn bị xếp vào hạng không đáng quan tâm vì nó quá mờ và cũng không có gì đặc biệt. Xét về lịch sử thiên văn, những người đầu tiên khám phá ra nó phải đến từ thời Hy Lạp cổ đại vào năm 128 trước công nguyên. Ghi chép của nhà thiên văn Hy lạp Hipparchos có chỉ ra rằng ở vị trí này trên bầu trời tồn tại một ngôi sao. Và rồi đến năm 1690, nhà thiên văn John Flamsteed lại có thêm ghi chép về nó và đặt tên cho ngôi sao này cái tên là 34 Tauri, nghĩa là sao thứ 34 ở khu vực chòm sao Kim Ngưu.
Tuy nhiên, điểm khác biệt giữa William Herchels và những tiền bối nằm ở việc họ không có ống kính xịn như nhạc sĩ người Đức này. Bằng ống kính đó, ông đã liên tục theo dõi sao chổi của mình. Và qua nhiều lần quan sát từ tháng 3 đến tháng 4 năm 1781, ông đã buộc phải công nhận mình không hiểu sao chổi này là thế nào. Lý do chính là bởi, nó có quỹ đạo elip nhưng lại không có đuôi sao chổi.
Các ghi chép của William Herchels liên tục nhắc đến từ sao chổi nhưng các nhà thiên văn khác thì không nghĩ vậy. Với họ, đây có thể là một hành tinh khác nằm ngoài quỹ đạo của sao Thổ. Và với quỹ đạo như thế, ắt hẳn nó không thể là một sao chổi được.
Dần dần, các nhà thiên văn cũng để ý sao chổi của ông William hơn và bắt đầu cùng công nhận rằng nó không phải là một sao chổi. Đến năm 1783, William đề xuất với hội thiên văn Châu Âu rằng sau nhiều quan sát và cân nhắc, đây ắt hẳn là một hành tinh mới, và ông đề xuất cái tên cho nó dựa theo vua George đệ tam.
Từ đây, chúng ta có hành tinh mang tên Georgium Sidus, có nghĩa là ngôi sao của vua George hay hành tinh của George.
Nhưng tất nhiên, thời nay không ai gọi tên hành tinh thứ 7 của hệ mặt trời là vua George cả. Vậy tại sao nó lại bị đổi tên? Và tại sao chỉ duy nhất có hành tinh này là mang tên thần Hy Lạp chứ không phải thần La Mã như các hành tinh khác?
Thần bầu trời
Nhờ việc đặt tên cho hành tinh theo vị vua của mình, William đã được vua George vô cùng sủng ái và đưa ông lên làm nhà thiên văn hoàng gia. Tuy nhiên, điều này không có nghĩa là tất cả mọi nhà thiên văn đều đồng tình với cái tên một phàm nhân đứng ngang với các vị thần trên trời.
Các nhà thiên văn khác cũng đã đề xuất nhiều cái tên khác nhau cho hành tinh này trong những năm tiếp theo. Đầu tiên có thể kể đến cái tên Astraea hoặc Cybele rồi tới cả Minerva, thậm chí cả Neptune cũng được cân nhắc. Vì là vị thần biển cả, xứng đáng với vị thế trên bầu trời, cái tên Neptune nhận được khá nhiều sự ủng hộ. Tuy nhiên, nó không phải cái tên được chọn.
Năm 1782, nhà thiên văn Johann Elert Bode đề xuất một cái tên khác dành cho hành tinh này. Theo ông, hành tinh này có thể mang tên một vị thần đặc biệt, vị thần là cha đẻ của hành tinh trước đó là Saturn. Với cách đặt tên này, sau Saturn sẽ là Uranus, vị thần của bầu trời. Tuy nhiên đây lại là cái tên Hy Lạp của ông thần bầu trời, thay vì là Caelus, tên La Mã như bao hành tinh khác. Điều này biến Uranus thành vị thần Hy Lạp duy nhất trên trời vào thời điểm đó.
Tuy nhiên, cái tên này lại được ủng hộ bởi nhiều nhà khoa học khác. Thậm chí nguyên tố mới được phát hiện vào những năm sau cũng được đặt tên theo Uranus để ủng hộ cho cái tên này. Và đó chính là nguồn gốc cái tên cho nguyên tố Uranium. Qua thời gian, cái tên Uranus đi vào các tài liệu nghiên cứu và dần dần được công nhận bởi các nhà thiên văn thời bấy giờ. Cuối cùng, vào năm 1850, 70 năm sau khi được phát hiện và được đặt tên là George thì hành tinh xa xôi này cũng được chính thức đổi tên thành Uranus.
Hành tinh băng
Sao Thiên Vương hay Uranus cách mặt trời 20 đơn vị thiên văn, nghĩa là gấp khoảng cách giữa Trái Đất và mặt trời 20 lần. Ở khoảng cách này, sao Thiên Vương có quỹ đạo khổng lồ, một vòng quanh mặt trời của Uranus bằng cả một đời người, ở khoảng 84 năm Trái Đất.
Về thể tích, Uranus có đường kính bằng 4 Trái Đất xếp cạnh nhau và có thể nhét khoảng 64 Trái Đất vào Uranus mà vẫn còn chỗ để cho thêm vài Mặt Trăng nữa vào đó. Nói ngắn gọn, Uranus cũng khá là khổng lồ. Chưa hết, vì là hành tinh khí ga nằm ngoài vành đai thiên thạch, Uranus cũng có cấu trúc tương tự với sao Mộc và sao Thổ, cụ thể là một lõi siêu đặc và lớp phủ làm bằng khí.
Nhưng, đây là những điểm tương đồng duy nhất giữa Thiên Vương và các người khổng lồ trước nó. Khi nhìn kỹ hơn về độ sáng, quỹ đạo và cả cấu trúc của hành tinh, các nhà thiên văn đã nhận ra một điều kỳ lạ, kỳ lạ tới mức họ sẵn sàng xếp Uranus sang một hạng mục riêng.
Jupiter hay sao Mộc và Saturn hay sao Thổ là hai hành tinh khí ga khổng lồ vì nó được cấu tạo từ những khối khí ga khổng lồ. Trong khi đó Uranus lại có nhiệt độ lên tới -223 độ C. Bớt mỉa mai hơn thì Uranus là một cục băng khổng lồ.
Tại sao lại như vậy?
Là hành tinh thứ 7 của hệ mặt trời, Uranus không được ngôi sao trung tâm sưởi ấm như những chị em trước nó. Từ đây ta có thể phần nào hiểu tại sao Uranus lại đóng băng. Tuy nhiên, các hành tinh đều có khả năng tự tạo ra nhiệt. Vậy thì vì sao Uranus lại không có khả năng tự sưởi ấm?
Câu trả lời nằm ở những gì tạo nên hành tinh này.
Khác với hai thiên thể vĩ đại số 5 và số 6, Uranus không chứa nhiều khí nhẹ như Hydro và Heli. Trái lại, Uranus chứa đựng những loại khí nặng hơn, cụ thể là Hydro và Oxi. Hai loại khí quen thuộc này chiếm tới ¾ bề mặt hành tinh chúng ta và câu trả lời cho nhiệt độ Uranus bắt đầu lộ diện.
Uranus chứa một lõi kim loại được tạo ra từ sắt và silicat ma giê. Lõi này có kích thước bằng Trái Đất và có khả năng tỏa nhiệt. Tuy nhiên, lõi này chỉ chiếm khoảng 20% khối vật chất của hành tinh này, 80% còn lại là nước. Lượng nước khổng lồ này không chỉ tạo ra màu xanh đặc trưng của hành tinh mà còn khiến nó cản lượng nhiệt tỏa ra từ lõi, khiến nhiệt độ bề mặt hành tinh bị hạn chế. Từ đây, từ khóa hành tinh băng bắt đầu ra đời cho Uranus.
Khi nhận ra cấu trúc đặc biệt của Uranus và về sau là hành tinh chị em của nó là Neptune, các nhà thiên văn đã đặt ra một cái tên khác để định dạng các hành tinh kiểu này. Cụ thể, vào những năm 40 của thế kỷ trước, các nhà thiên văn đã cùng thống nhất rằng cấu trúc của hai hành tinh trên quá là khác biệt so với hai người khổng lồ là Jupiter và Saturn, chủ yếu là vì hai ông lớn được làm từ Hydro và Heli còn hai em nhỏ thì được làm từ Oxy, Carbon và Nitro. Họ đưa ra giả thuyết rằng trong khi hình thành hệ mặt trời, các khối khí nặng ở xa mặt trời, không nhận đủ nhiệt nên đã trở thành các khối băng, tích tụ lại và dần hóa thành các hành tinh như ngày nay. Điều này giải thích cho sự hình thành của không chỉ hai hành tinh xanh dương mà còn cả dải thiên thạch băng giá mà Pluto lượn qua mỗi ngày.
Suy cho cùng, Uranus và Neptune quá khác biệt so với Jupiter và Saturn, vậy nên một danh mục mới dành cho hai chị em này đã được đặt ra. Khoảng đầu những năm 70, từ Người khổng lồ băng hay Ice Giant đã bắt đầu ló mặt trên các trang báo, trang truyện khoa học viễn tưởng. Và đến cuối thập niên 70, từ này đã đến với NASA và dần được sử dụng một cách thông dụng hơn trong cộng đồng khoa học.
Từ đây, cặp đôi Hành tinh băng khổng lồ là Uranus và Neptune đã được xác nhận.
Tuy nhiên, sự liên hệ giữa Uranus và Neptune không chỉ dừng ở cấu trúc và vị trí xa xôi mà còn ở sự khám phá. Nhờ Uranus và quỹ đạo dị thường của nó, các nhà thiên văn đã đưa ra giả thuyết phải có hành tinh lớn ở gần, ảnh hưởng trọng trường lên hành tinh băng này thì quỹ đạo nó mới méo như thế. Và quả thực, khi đưa quỹ đạo vào tính toán, các nhà thiên văn đã tìm ra được một hành tinh hoàn toàn mới và đó chính là Neptune, vị thần biển cả, ấn định hành tinh đầu tiên được tìm thấy nhờ toán học.
Là một hành tinh băng xa xôi, là điểm tựa để nhân loại tìm ra hành tinh mới và cũng khiến họ đặt ra một khái niệm mới trong hành tinh khám phá vũ trụ của mình, Uranus quả thực là một hành tinh đặc biệt. Tuy nhiên, những đặc điểm trên lại không phải là thứ khiến mọi người phải ngạc nhiên mỗi khi nhìn lên hành tinh này.
Trong cả hệ mặt trời, các hành tinh chính thức đã được xác nhận đều quay quanh ngôi sao sáng của chúng ta theo quỹ đạo hình elip. Trên quỹ đạo đó, các hành tinh sẽ tự quay quanh trục của mình. Có hành tinh tự quay nhanh, có hành tinh tự quay chậm. Tuy nhiên, có những hành tinh quay theo kiểu chỉ mình mình có và thú vị thay, mỗi kiểu hành tinh lại có một đại diện. Với các hành tinh đất đá thì hành tinh dị biệt là sao Kim với vòng quay xuôi chiều kim đồng hồ, nghĩa là ngược hoàn toàn với các anh chị em của nó. Còn với các hành tinh khí khổng lồ, chúng ta có sao Thiên Vương.
Khi nhìn lên bầu trời, chúng ta có thể nhìn thấy sao Thiên Vương ở xa xa, mờ nhạt và không có gì đặc biệt. Nhưng khi nhân loại bắt đầu cải tiến công nghệ thiên văn, họ nhận ra một điều kỳ lạ ở hành tinh này. Trục quay của sao Thiên Vương không nằm trên cùng một mặt phẳng với các hành tinh còn lại trong hệ mặt trời. Trái lại, nó có góc nghiêng lên tới 97,77 độ, gần như vuông góc với cả gia đình hành tinh.
Nhờ trục quay kỳ dị này, sao Thiên Vương không xoay như con quay trên mặt phẳng quỹ đạo, nó LĂN trên mặt phẳng này. Sự lăn của sao Thiên Vương không chỉ khiến hành tinh này trở thành độc nhất trong cả hệ mặt trời mà còn khiến nó có chu kỳ ngày đêm và mùa cực đoan nhất.
Trong hành trình chu du quanh mặt trời, các hành tinh sẽ trải qua chu kỳ đông chí và hạ chí, đánh dấu hai mùa rõ rệt nhất trong năm. Với trục nghiêng 23 độ của Trái Đất, chúng ta sẽ trải nghiệm ngày dài nhất vào hạ chí và đêm dài nhất vào đông chí. Nhưng với trục 97 độ của Thiên Vương, mọi thứ sẽ hơi cực đoan một chút.
Hạ chí của Thiên Vương sẽ là một ngày dài bằng 42 năm trên Trái Đất còn đông chí của hành tinh này sẽ là một đêm dài 42 năm. Trong thời gian này, nơi duy nhất có một ngày tạm ổn định là ở xích đạo, nơi mặt trời sẽ lấp ló ở đường chân trời.
Tuy nhiên, trong thời gian còn lại của một năm Thiên Vương, tức Xuân phân và Thu phân, mặt trời sẽ chiếu trực tiếp vào xích đạo và chu kỳ ngày đêm trong thời gian này sẽ tương đối giống với các hành tinh khác.
Trục nghiêng gần như tuyệt đối của sao Thiên Vương để lại cho các nhà thiên văn nhiều băn khoăn, liệu nó có gây ra những hệ quả nào khác không ngoài chu kỳ mùa cực đoan? Và như mọi hành tinh khác trong hệ mặt trời, chúng ta sẽ có ngày đưa kế hoạch phóng tàu vũ trụ lên để khám phá kỹ hơn.
Nhưng đây là điều nói dễ hơn làm.
Với khoảng cách khổng lồ giữa hai hành tinh, để đưa một tàu vũ trụ lên sao Thiên Vương là điều không hề dễ dàng. Cho tới nay, nhân loại mới chỉ gửi được duy nhất một tàu tiếp cận được sao Thiên Vương và đó là Voyager 2.
Chinh phục Thiên Vương
Năm 1977, tàu Voyager 2 cất cánh và bắt đầu hành trình khám phá vũ trụ của mình. Voyager 2 là tàu song sinh với Voyager 1, được cất cánh trước đó hơn 2 tuần và cả hai cùng có nhiệm vụ khám phá các hành tinh khí xa xôi.
Năm 1986, Voyager 2 tiếp cận được sao Thiên Vương và bắt đầu truyền dữ liệu về cho Trái Đất về những gì nó thấy được. Và trong những thông tin Voyager 2 truyền về được, chúng ta đã có một trong những bức ảnh nổi tiếng nhất và đẹp nhất về hành tinh này. Sao Thiên Vương, hiện lên như một hòn ngọc lam giữa biển đêm đen đặc.
Những thông tin về sao Thiên Vương được gửi lại từ Voyager 2 đã giúp ích rất nhiều cho các nhà thiên văn. Từ đó, họ có thể xác định được cấu trúc hành tinh, các vật chất cấu thành nên nó và tìm ra được thêm 10 mặt trăng bay quanh hai vành đai của hành tinh này.
Sau khi hoàn thiện nhiệm vụ với sao Thiên Vương, Voyager 2 theo chân người chị của mình và tiến ra ngoài tầm ảnh hưởng của mặt trời, trở thành một trong những tàu vũ trụ đầu tiên tiến ra vũ trụ bao la vô tận. Nhưng đây chưa phải là cái kết cho hành trình khám phá sao Thiên Vương.
Trong những năm trở lại đây, các nhà thiên văn đã có thêm một bước tiến xa về công nghệ, đó là khi ống kính James Webb được chính thức đi vào hoạt động vào tháng 7 năm 2022. Và với ống kính này, chúng ta đã có những bức ảnh tuyệt đẹp về các hành tinh quanh ta, đặc biệt là sao Thiên Vương.
Thoạt đầu vành đai của sao Thiên Vương chỉ mỏng như tờ, mảnh như tơ. Tuy nhiên, qua ống kính James Webb, vành đai của hành tinh băng hiện lên như những hào quang huy hoàng, sánh ngang được với vẻ đẹp của sao Thổ. Uranus có tới 13 vành đai thiên thạch và bức ảnh James Webb chụp được đã cho thấy rõ 11 vành đai.
Không những vậy, bức ảnh còn chụp lại được các mặt trăng lớn của sao Thiên Vương gồm Ariel, Miranda, Puck, Umbriel, Titania và Oberon. Bên cạnh đó, ống kính hồng ngoại của James Webb còn cho chúng ta cái nhìn rõ hơn về bầu khí quyển của hành tinh này.
Cho tới nay, ống kinh James Webb vẫn đang hoạt động tích cực để tiếp tục cống hiến cho sự nghiệp khám phá vũ trụ của nhân loại. Sao Thiên Vương vẫn đang nằm trong danh sách nghiên cứu của các nhà thiên văn và chúng ta sẽ còn có thêm những khám phá khác dành cho hành tinh này trong tương lai. Còn về hiện tại, đây vẫn là một hành tinh lạ kỳ, có trục quay kỳ dị, có vành đai tuyệt mỹ và chứa đựng vô vàn các bí ẩn đang chờ được khám phá.
Khoa học - Công nghệ
/khoa-hoc-cong-nghe
Bài viết nổi bật khác
- Hot nhất
- Mới nhất