Các nhà khoa học mô phỏng quá trình nung nóng các siêu trái đất trên máy tính
shinbehv
9 nămBình luận: 77
Corot-7b-thumb-550xauto-97400.jpg
Cùng với sự phát triển của khoa học và kỹ thuật, con người đã đạt được nhiều thành tựu trong lĩnh vực thiên văn với các khám phá kỳ diệu về bí ẩn của vũ trụ. Tuy nhiên, nghiên cứu các hành tinh và các ngôi sao xa xôi cách chúng ta những quãng đường đo bằng năm ánh sáng chưa bao giờ là nhiệm vụ dễ dàng ngay cả với các kính thiên văn hiện đại. Để giảm thiểu một phần khó khăn trong nghiên cứu qua quan sát thực tế, các nhà khoa học tại Đại học Washington và Quỹ khoa học quốc gia (Hoa Kỳ) và đã tiến hành một loạt các thí nghiệm mô phỏng trên máy tính quá trình đốt nóng và làm bay hơi các vật chất ở các hành tinh có một số tính chất giống Trái Đất nhưng nằm trong các hệ mặt trời khác. Các hành tinh này được gọi là siêu trái đất và mục đích của các nhà khoa học là nhằm tìm hiểu rõ hơn mối liên hệ giữa các thành phần vật chất của nó qua quá trình hình thành và phát triển.

Thế nào được gọi là siêu trái đất?

Thực sự, các siêu trái đất không hoàn toàn có các điều kiện vật lý và hóa học tương đồng với Trái Đất như chúng ta nghĩ. Chúng ta cũng không chắc chắn khả năng để loài người có thể định cư trên đó. Theo chuẩn khoa học, các siêu trái đất đơn giản chỉ là các hành tinh mà thành phần chính của nó không phải là hydro và metan, đồng thời nó có kích thước lớn hơn Trái Đất nhưng phải nhỏ hơn Hải Vương tinh. Do đó, các siêu trái đất chỉ giống Hành tinh xanh ở hai điểm đó là chúng không phải là các quả cầu khí và được xếp ở cùng thang khối lượng. Ở tất cả các khía cạnh khác, chúng rất khác những gì chúng ta biết về hành tinh thứ 3 trong Hệ Mặt Trời.

Phương pháp xác định các hành tinh ngoài Hệ Mặt Trời

Như chúng ta đã biết, không giống như các ngôi sao, các hành tinh không thể tự phát sáng. Ánh sáng mà chúng ta nhìn thấy từ sao Kim hay sao Hỏa đơn giản chỉ là do các hành tinh phản xạ lại ánh sáng Mặt Trời. Với các thiên thể xa xôi, ánh sáng phản xạ đó không đủ mạnh để đi tới Địa Cầu. Vì lý do đó, các nhà thiên văn học phải sử dụng phương pháp quan sát gián tiếp để ghi nhận sự tồn tại của các hành tinh ngoài hệ mặt trời. Vậy họ tiến hành thế nào?

Quảng cáo



Phương pháp thứ nhất được thực hiện dựa trên trạng thái chuyển động của ngôi sao trung tâm. Chúng ta không nhìn thấy các hành tinh ngoài hệ mặt trời, nhưng do có khối lượng và ở gần sao trung tâm, các thiên thể sẽ tương tác hấp dẫn với ngôi sao và gây ra chuyển động nhiễu loạn cực nhỏ ở các ngôi sao. Quan sát và đo đạc chính xác những chuyển động nhiễu loạn, các nhà thiên văn học có thể xác định sự tồn tại và tính toán vị trí, kích thước cũng như khối lượng các hành tinh. Sau đó họ tính toán mật độ khối lượng trung bình (khối lượng riêng) và mô hình hóa thành phần vật chất tạo nên hành tinh. Nhờ cách đo đạc trên, hàng trăm hành tinh ngoài hệ mặt trời đã được tìm thấy. Tuy nhiên, phương pháp này thường phát huy hiệu quả tối đã khi áp dụng với các thiên thể ở gần sao trung tâm do tương tác hấp dẫn của chúng tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách theo định luật vạn vật hấp dẫn của Newton. Ở các hành tinh kiểu như vậy, do sức nóng từ bức xạ mặt trời, lớp vỏ đá của nó có thể bị tan chảy.

Trong thời gian gần đây, một kỹ thuật tiên tiến hơn được áp dụng nếu các siêu trái đất cắt ngang đường truyền sáng từ ngôi sao trung tâm của nó tới các thiết bị quan sát của loài người. Nhờ quan sát sự thay đổi của bức xạ sau khi đi qua thiên thể bằng phổ kế và các thiết bị phân tích, các nhà nghiên cứu có thể xác định thành phần cấu tạo khí quyển của nó. Từ đó họ suy đoán về các loại chất hóa học bên trong lớp vỏ.

Hai mô hình siêu trái đất

Trong quá trình mô phỏng tại đại học Washington, các nhà khoa học tập trung vào hai mô hình giả trái đất (pseudo-Earth) trên máy tính. Mô hình đầu tiên là các thiên thể có lớp vỏ gồm các mảng lục địa giống như trên Địa Cầu. Trong khi đó mô hình thứ hai được gọi là trái đất silic lớn (bulk silicate earth - BSE) tập trung vào việc xem xét các hành tinh đang ở thời kì chưa hình thành các mảng lục địa giống như Trái Đất trước đây.

Theo Bruce Fegley, người đứng đầu nhóm nghiên cứu và hiện là giáo sư khoa học trái đất và hành tinh tại đại học Washington, thì sự khác biệt cơ bản giữa hai mô hình trên là sự có mặt của nước. Các hành tinh có lớp vỏ kiểu lục địa được tạo nên chủ yếu từ granite, và để hình thành loại đá này thì cần phải có nước trên đó. Ngược lại, các hành tinh không có nước sẽ tạo ra lớp vỏ chứa nhiều basalt, loại đá hình thành sau khi dung nham núi lửa phun trào và nguội đi. Sao Kim có thể được coi là một hành tinh ví dụ cho mô hình thứ hai. Lớp vỏ hai kiểu hành tinh trên đều chứa nhiều silic và oxy, tuy nhiên, các BSE có thêm rất nhiều sắt và magie.

Fegley cũng giải thích nguyên nhân nhóm của ông không mô phỏng trực tiếp các điều kiện trên Trái Đất là do nó đã thay đổi rất nhiều trong suốt 4 tỷ năm qua. Lớp vỏ bên ngoài đã bị oxy hóa trong thời gian dài và các quá trình hình thành các mỏ than đá, khí gas tự nhiên và dầu đã làm thay đổi đáng kể sự phân bố của nguyên tố cacbon.

Quá trình mô phỏng

Trên máy tính, các siêu trái đất ảo được mô phỏng chịu các dải nhiệt độ thay đổi từ 270 độ C tới hơn 1700 độ C. Bằng cách áp dụng lý thuyết cân bằng nhiệt động lực học (thermodynamic equilibrium), nhóm nghiên cứu có thể tính toán quá trình tan chảy và sôi của các chất ở lớp vỏ các hành tinh nóng. Sau đó xác định xem những chất nào với tỷ lệ bao nhiêu bị bốc hơi vào bầu khí quyển của thiên thể.

Quảng cáo



Khi nhiệt độ tăng lên 940 độ C, đá ở các hành tinh có lớp vỏ giống Trái Đất bắt đầu tan chảy, trong khi con số tương ứng của các hành tinh có vỏ giống sao Kim là 1730 độ C). Trong cả hai mô hình siêu trái đất, các khí quyển được máy tính mô phỏng có thành phần chủ yếu là hơi nước (H2O) và cacbonic (CO2) do sự bay bốc hơi của nước, muối hydrat và đá cacbonat. Tuy nhiên, nhóm nghiên cứu thấy các hành tinh có lớp vỏ giống Trái Đất có nhiều metan và amoniac. Trong khi đó khí sulfur dioxde (SO2) có nhiều trên thiên thể có vỏ giống sao Kim. Khi nhiệt độ lớn hơn 1430 độ C, bầu khí quyển ở các hành tinh sẽ xuất hiện nhiều silicon monoxide (SiO), và khi chúng tập trung với mật độ đủ lớn để ngưng tụ thì có thể tạo ra các cơn mưa axit và đá.

Fegley cho biết, với sự xuất hiện của metal và amoniac ở các thiên thể giống Trái Đất, họ có thể thêm các thông số ánh sáng khi mô phỏng để chúng tạo nên các vật chất hữu cơ đầu tiên giống như thí nghiệm nổi tiếng về nguồn gốc sự sống của Miller-Urey. Thêm vào nữa, nếu tiếp tục tăng nhiệt độ, không chỉ có các loại đá mà toàn bộ siêu trái đất có thể bị bốc hơi và tạo nên một quả cầu khí khổng lồ.

Nghiên cứu mô phỏng trong trường hợp này là rất quan trọng vì nó có thể giúp chúng ta hiểu rõ hơn quá trình tiến triển và hoạt động vật lý-địa chất đang diễn ra trên các siêu trái đất đã biết thông qua việc xác định thành phần của nó. Được biết, công trình nổi bật trên đã được tạp chí Astrophysical Journal đăng tải trong tuần trước

dề tài này chắt ít bão
@thanhloivip7777777
để xem thử có bao nhiêu mưa .😁
hic đọc chẳng hiểu chi hết @@
Sống được trên siêu trái đất chắc chỉ có siêu nhân 😁
@The Paradise Có siêu lùn. vì lực hút siêu trái đất quá lớn nên không lớn nỗi. thành siêu nhân khi nào người trên siêu trái đất xuống quả đất.
vietthai_k1a
ĐẠI BÀNG
9 năm
@denta0182
Tomy_
ĐẠI BÀNG
9 năm
Đề tài này thì khó hiểu rồi.
có khi nào mấy siêu trái đất có người ngoai hành tinh ở không ta ?????
cần đến tìm siêu trái đất vì năm nay dân số tăng quá 😁
ducminh60
TÍCH CỰC
9 năm
Đọc đề tài này hại não nhưng vẫn thjck :mad:

Sent from my GT-I9300 using Tinhte.vn
Ôi công nghệ...
thang_1234
TÍCH CỰC
9 năm
hành tinh nào nhiều khí gas cứ cho nó 1 mồi lửa thì hết ngay chứ j...=]]
quyenyen8185
ĐẠI BÀNG
9 năm
Vũ trụ Bao la. Bài nay hơi khó hiểu nói chung là Siêu trái đất hầu như cái gì cũng 9.
kinh thật,đúng là các nhà khoa học,dựa vào quang phổ,phổ kế,các bức xạ từ các hành tinh phát ra có thể tính toán các thành phần hóa học nguyên tố chứa trong hành tinh đó và so sánh chỉ ra điểm tương đồng vs Trái Đất 😃
đọc mấy cái này thấy mê thật :p
thanhtunghsb
ĐẠI BÀNG
9 năm
@truong_evil Chú chắc học hoá học dốt nhỉ.Bài toán tính bước sóng dựa trên quang phố là kiến thức vật lý phổ thông rồi
@thanhtunghsb hoá thì em dốt rồi,nhưng sao bác chê e hoá dốt rồi lại nói cái tính chất vật lí ấy làm j?
tính bước sóng ở vật lí phổ thông thì em mới chỉ thấy tính toán độ dài,các bước sóng ánh sáng màu sắc,còn ở đây họ đo đạc mọi thứ mà có thể suy ra được thành phần hoá học có trên hành tinh đó mới là mới mẻ
thanhtunghsb
ĐẠI BÀNG
9 năm
@truong_evil Ôi trời, phải giải thích sao bạn mới hiểu nữa.Xuất phát từ những nguyên tố hoá học nào khi bị nung nóng sẽ phát ra những bức xạ như thế nào, điều đó đã có công thức, bây giờ chỉ suy ngược lại thôi.
@thanhtunghsb cái đấy là đồng vị phóng xạ thì phải,lên đh thì mình sao nhớ cụ thể được =,=
hơn 400 triệu tỉ các vì sao....mà ko có đến 0.0000000001% là có sự sống sao...0.0000000001% ứng với 400 triệu hành tinh co sự sống đó ..hehehe WTF???....400 triệu loài người sao????kinh khủng wa nhi?....cầu cho chỉ có 4 loài:p😁:p:D
zippi
TÍCH CỰC
9 năm
he he ngành thiên văn và vũ trụ ngày càng phát triển

mình nghĩ nền văn minh ngoài trái đất đang ở thời ăn lông ở lổ trong hang nên ko thâm nhập địa cầu đc thôi @___@
zippi
TÍCH CỰC
9 năm
@thanhtunghsb uh vì mình ko bít ngoài đó có hoặc ko có gì

còn chú thì chắc là bít nhỉ ?

trẻ trâu
Mình chỉ biết là mình đang đọc Tiếng Việt thôi 😁
não có sỏi thì mới chơi dc thể loại này 😁
oldboy8x
ĐẠI BÀNG
9 năm
Khoảng 4 tỷ năm nữa Mặt trời của chúng ta sẽ phình to để trở thành một sao khổng lồ đỏ, lúc đó cả 3 hành tinh Trái đất, sao Kim, sao Thủy sẽ bị mặt trời nuốt chửng. Do đó tương lai của loài người phải ở một hành tinh xa xôi nào đó trong Thiên hà và để đến được đó định cư thì có thể chúng ta phải chiến đấu chống lại một sinh vật to lớn như Gorila, có lớp vỏ cứng giống như tôm hùm, máu xanh như máu bọ xít, nanh vuốt như Sư tủ, nước dãi độc như của rồng Komodo,...Với thể trạng của chúng ta hiện tại thì e là không đỡ nổi một đòn của nó.
phuongsd
TÍCH CỰC
9 năm
@oldboy8x Bạn ơi, như mình nghĩ sao tầm nhỏ như mặt trời, khi chết, tốc độ giản nở của nó rất lớn, khi nó bùng nổ và lớn đến nỗi nuốt chửng trái đất cũng là thời gian nó bùng nổ, tốc độ có thể lên đến hàng triệu km/h, bắn vật chất ra xung quanh, sau đó lập tức co lại với tốc độ tương đương, nén vật chất vào lõi ( như tài liệu mình từng đọc, nó nén mạnh đến nỗi 1cm3 nặng tới 5 ngàn hay triệu tấn vật chất). Đó là sao lùn trắng phải không?? còn sao punxa, sao lùn đỏ, tinh vân và lỗ đen nữa, cấp độ tăng tiến do thể tích, khối lượng và vị trí của sao đó, lỗ đen là những sao chết lớn gấp hàng triệu lần mặt trời của chúng ta, nó nổ thì hiểu thế nào rồi!
N.D.A
ĐẠI BÀNG
9 năm
@oldboy8x Với sự phát triển thiếu bền vững hiện nay e là 4 tỉ năm nữa ko còn loài người 😁
vitxiem02
TÍCH CỰC
9 năm
Các bác thành viên tinh tế chuẩn bị hành lý di chuyển lên siêu trái đất làm siêu nhân nào 😃
Nếu vào diễn đàn Tinh Tế mà thấy mod, admin cứ để tình trạng cãi nhau lung tung thế này (thực sự có nhiều bài rất thiếu văn hoá) thì tui sẽ từ bỏ và ko đọc tinh tế nữa.
quyenyen8185
ĐẠI BÀNG
9 năm
@downloadsoft có ai cãi nhau gì đâu mà bạn bảo cãi nhau vậy>>?? mọi người bình luận về 1 thế giới to lớn của Vũ trụ vì đều ko biết nên đoán già đoán non. Các nhà khoa học cũng chỉ cho gia Mô phỏng giả thiết để chúng ta rễ hiểu vì lập trình tính toán trên Computer thôi ma. Bạn vào TT nữa hay ko là quyền bạn đọc và tham gia là hiểu cho bản thận bạn thôi. Ko đọc thì đi. Ok nếu có gì ko phải


Tải app Tinh tế

Tải app Tinhte - Theo dõi thông tin mà bạn yêu thích

Tải app TinhteTải app Tinhte
Tải app Tinh tế cho Android trên Google PlayTải app Tinh tế cho iPhone, iPad trên App Store





Đang theo dõi




  • Chịu trách nhiệm nội dung: Trần Mạnh Hiệp
  • © 2021 Công ty Cổ phần MXH Tinh Tế
  • Địa chỉ: 209 Đường Nam Kỳ Khởi Nghĩa, Phường 7, Quận 3, TP.HCM
  • Số điện thoại: 02862713156
  • MST: 0313255119
  • Giấy phép thiết lập MXH số 11/GP-BTTTT, Ký ngày: 08/01/2019