Những đứa trẻ tò mò (The Curious Kids) là một chuỗi chương trình phổ cập kiến thức khoa học dành cho trẻ em ở mọi lứa tuổi của trang báo khoa học The Conversation. Nếu bạn có câu hỏi muốn một chuyên gia trả lời, hãy gửi câu hỏi đó đến curiouskidsus@theconversation.com.

Quả địa cầu là thứ đầu tiên chúng ta hay vòi vĩnh cha mẹ mua khi còn nhỏ. Lũ trẻ thực sự rất hào hứng khi mang nó về nhà. Chúng sẽ nhanh chóng phát hiện ra rằng có thể quay nó theo hướng mà trái đất thực sự quay.

Có một đường tưởng tượng giữa Bắc Cực và Nam Cực. Chúng ta gọi nó là trục quay. Đối với Trái đất, trục quay hướng về một ngôi sao sáng, Polaris, có thể nhìn thấy vào những đêm trời trong ở Bắc bán cầu.

Nếu bạn muốn biết cách quay quả địa cầu của mình, hãy làm dấu hiệu “ngón tay cái hướng lên” bằng tay phải của bạn. Hãy tưởng tượng ngón tay cái của bạn là trục quay của Trái đất, chỉ về Bắc Cực. Các ngón tay của bạn sẽ tự nhiên cuộn quanh bàn tay của bạn và hướng mà các ngón tay đó đang chỉ là hướng Trái đất quay.

Cứ sau 24 giờ, Trái đất quay hết một vòng, quay từ tây sang đông, đó là lý do tại sao mặt trời mọc ở phía đông và lặn ở phía tây và các ngôi sao vào ban đêm dường như di chuyển trên bầu trời.

Để hiểu tại sao điều này lại xảy ra, hãy xem chúng ta có thể học được gì từ các vật thể khác trong không gian.

Mọi thứ quay

Mặt Trời cũng quay. Trên thực tế, nó quay theo cùng hướng với Trái đất.

Không chỉ vậy, Trái đất quay quanh Mặt trời theo cùng một hướng, giống như tất cả các hành tinh khác và hơn một triệu tiểu hành tinh và hành tinh lùn.

Hầu hết cũng quay theo cùng một hướng. Mộc tinh và Thổ tinh quay nhanh hơn Trái đất khá nhiều, chỉ mất khoảng 10 giờ để quay. Vòng quay của Thổ tinh hơi nghiêng một chút, vì vậy chúng ta có thể thấy các vành đai của nó thay đổi theo thời gian.

Có hai trường hợp ngoại lệ thú vị: Thiên Vương tinh dường như đã bị lật nghiêng. Không ai biết chính xác như thế nào. Có lẽ nó đã va chạm với một hành tinh khác. Kim tinh cũng kỳ lạ – nó quay ngược. Chúng tôi không biết chắc liệu nó hình thành theo cách đó hay bị đổ. Hầu hết các nhà khoa học hiện nay cho rằng vòng quay của nó đã bị đảo ngược theo thời gian bởi các lực thủy triều liên quan đến bầu khí quyển dày đặc của Mặt trời và Kim tinh.

Tất cả những điều đó khiến các nhà thiên văn học phải tự hỏi: Có điều gì đó về cách hệ mặt trời hình thành kiểu “bị cuốn vào” hướng quay đó không?

Sự ra đời của một ngôi sao

Để có thêm manh mối, chúng ta có thể quan sát một ngôi sao trẻ, một ngôi sao mới hình thành hệ hành tinh của nó.

Một ngôi sao nổi tiếng được gọi là Beta Pictoris. Nó được bao quanh bởi một đĩa mỏng bụi, khí và các mảnh nhỏ gọi là vi thể hành tinh; chúng có kích thước từ một hạt cát đến những tảng đá có thể lên đến kích thước của một ngọn núi. Các nhà thiên văn học khá chắc chắn rằng đĩa hình thành từ vật chất còn sót lại khi ngôi sao được sinh ra.

Mỗi ngôi sao được sinh ra từ một đám mây khí và bụi di chuyển trong không gian được bao quanh bởi những đám mây tương tự khác. Lực hấp dẫn làm cho những đám mây này kéo vào nhau khi chúng đi qua, khiến chúng từ từ quay.

Ngay cả khi một trong những đám mây này sụp đổ để tạo thành một ngôi sao, nó vẫn tiếp tục quay. Ngôi sao hình thành, quay ở trung tâm của một bánh phẳng gồm khí và bụi quay gọi là đĩa tiền hành tinh. Tất cả – ngôi sao, khí, bụi – đều quay theo cùng một hướng.

Các nhà thiên văn học cho rằng hệ mặt trời của chúng ta trông rất giống Beta Pictoris trong những năm đầu tiên.

Chúng ta nghĩ rằng bên trong đĩa, khí và bụi có thể dính vào nhau trong một quá trình gọi là bồi tụ. Khi một hành tinh con bắt đầu phát triển, nó trở nên nặng hơn và lực hấp dẫn của nó thu hút ngày càng nhiều mảnh nhỏ hơn.

Khi hành tinh con đủ lớn, lực hấp dẫn bắt đầu nghiền nát nó, khiến nó trở nên đặc hơn. Do đó, giống như một vận động viên trượt băng kéo tay mình để quay, hành tinh này quay nhanh hơn. Áp suất tăng trong lõi khiến lõi tan chảy. Vật liệu dày đặc hơn chìm về phía lõi và vật liệu nhẹ hơn nổi lên bề mặt hành tinh. Chúng ta kết thúc với một hành tinh có lõi sắt bao quanh bởi đá, và có thể ở các phần bên ngoài có nước và băng.

Đó là những gì chúng ta thấy trong hệ mặt trời của chúng ta.

Điều gì sẽ xảy ra nếu Trái đất không quay?

Vòng quay của Trái đất rất quan trọng đối với sự sống. Nó gây ra ngày và đêm. Nó cũng quan trọng đối với thủy triều. Nếu không có dòng nước lên xuống hàng ngày, có thể sự sống sẽ không bao giờ nổi lên từ biển vào đất liền.

Vì vậy, các nhà thiên văn học tin rằng Trái đất quay vì toàn bộ hệ mặt trời đã quay khi Trái đất hình thành – nhưng vẫn còn rất nhiều câu hỏi về cách các hành tinh quay thay đổi theo thời gian và cách quay ảnh hưởng đến sự tiến hóa của sự sống. Với hơn 5.000 hành tinh hiện đã được biết đến bên ngoài hệ mặt trời, các nhà khoa học sẽ rất bận rộn khám phá chúng trong tương lai.

Nguồn: The Conversation.