8 nơi lạ lùng nhất trong hệ mặt trời

Quay ngược

Tất cả các hành tinh trong hệ mặt trời đều quay cùng chiều với hướng mặt trời quay – ngược chiều kim đồng hồ, đối với nhà quan sát ở trên bán cầu bắc của Trái đất. Tương tự như vậy, tất cả các vệ tinh lớn trong hệ mặt trời đều quay theo những quỹ đạo cùng hướng xung quanh hành tinh chủ tương ứng của chúng, tuân theo hướng chuyển động quay hành tinh, với một ngoại lệ: đó là Triton. Vệ tinh lớn nhất của Hải Vương tinh có quỹ đạo quay ngược: nó chuyển động ngược chiều với hướng quay của hành tinh khí khổng lồ này. Một số nhà nghiên cứu cho rằng Triton có lẽ đã không chào đời tại Hải Vương tinh, mà thay vào đó nó có thể là tàn dư của một hệ đôi hành tinh lùn bị bắt giữ bởi lực hấp dẫn của Hải Vương tinh, tống khứ thành phần còn lại kia của hệ đôi Triton ra xa trong quá trình đó. Ảnh chụp Hải Vương tinh cùng Triton ở trên là từ phi thuyền Voyager 2, phi thuyền đã đi qua hệ Hải Vương tinh vào năm 1989.

Sức mạnh khủng khiếp

Quái vật bụi sao Hỏa rất xứng với danh hiệu “máy hút chân không mạnh nhất trong hệ mặt trời” trong quyển sách mới của David Baker và Todd Ratcliff – 50 nơi lạ lùng nhất trong hệ mặt trời của chúng ta.  Nhờ áp suất thấp và lực hấp dẫn bề mặt trên sao Hỏa, những xoáy bụi vút lên cao hơn nhiều so với tornado trên mặt đất chúng ta – chúng có thể đạt tới độ cao của đỉnh Everest với những cơn cuồng phong vượt quá tốc độ 300 km/h, theo Baker và Ratcliff.

Lớp vỏ đang co lại

Thủy tinh, hành tinh trong cùng nhất, bị bao phủ bởi những diện mạo địa chất gọi là các vách thùy, một dạng đặc điểm kiểu bậc thang do sự nén ép tạo ra. Một vách cong có thể nhìn thấy ở chính giữa bức ảnh chụp trên. Sự phân bố toàn cầu của chúng trên Thủy tinh gợi ý rằng toàn bộ hành tinh này đã và đang co lại, có lẽ đến 6 km đường kính trong quãng đời của nó, khi nhân của nó nguội đi – và quá trình trên có thể vẫn đang tiếp diễn. Những quan sát mới đây cho biết mặt trăng của Trái đất có lẽ đã co lại qua một cơ chế tương tự cách đây một thời gian tương đối ngắn, nhưng ở cấp độ nhỏ hơn nhiều.

Thích nhào lộn

Hyperion, một trong nhiều vệ tinh của sao Thổ, là một vật thể hình thù kì dị như tổ ong với mật độ quá thấp – khoảng một nửa mật độ của nước – nên nó phải hết sức xốp, về cơ bản là một cái bọt biển dài 400 km mà thôi. Và không giống như các vật thể lớn trong hệ mặt trời có chu kì quay rõ ràng, thí dụ như Trái đất có chu kì quay là 24 giờ, chuyển động quay của Hyperion là mang tính hỗn độn. Nếu ai đó sống trên vệ tinh hình quả bóng hay nhào lộn này, thì việc lập kế hoạch tuần sẽ hết sức khó khăn – vì chiều dài mỗi ngày Hyperion biến đổi thất thường.

Nơi hôi thối nhất hệ mặt trời

Theo quyển sách của Baker và Ratcliff, Io rất xứng với danh hiệu “nơi hôi thối nhất trong hệ mặt trời”. Vệ tinh lớn thứ ba của Mộc tinh này đối với chúng ta sẽ ngửi có mùi trứng thối, do các núi lửa đang hoạt động của nó – mang lại hàm lượng sulfur cao. Kết quả là bề mặt băng giá của vệ tinh trên và khí quyển của nó giàu chất sulfur dioxide mùi hăng cay cũng như hydrogen sulfide, chất mang lại mùi đặc trưng khó ngửi.

Những cơn mưa methane

Bạn cần một hầm trú ẩn ư? Titan không phải là nơi thích hợp nhất đâu. Nó là vệ tinh quay xung quanh Thổ tinh, nhưng có quá nhiều nhiên liệu hydrocarbon, khiến vệ tinh sao Thổ này rất xứng với danh hiệu “bể nhiên liệu tốt nhất”. Titan có chu trình hydrocarbon na ná như chu trình nước của Trái đất, kết thúc với những cơn mưa methane, sương hydrocarbon và những hồ methane và ethane lỏng lỗ chỗ trên bề mặt, thí dụ như các hồ trong bức ảnh trên do phi thuyền Cassini chụp.

Núi khổng lồ

Đỉnh Everset có là là ngọn núi cao nhất – và là đỉnh cao danh vọng nhất – trên Trái đất, nhưng ở độ cao 8850 mét, nó chẳng có chút gì là đỉnh núi cao nhất trong hệ mặt trời. Vinh quang đó thuộc về ngọn Olympus trên sao Hỏa, một ngọn núi đường kính hơn 600 km (cỡ bằng bang Arizona của Mĩ) và tính đến đỉnh nó cao 27 km, cao gần ba lần đỉnh Everest.

Lắp khít vừa vặn

Nhật thực toàn phần là một sự kiện hiếm gặp trên Trái đất, nhưng nó còn hiếm hơn nữa trong ngữ cảnh quy mô hệ mặt trời. Chỉ ở trên Trái đất thì sự phối hợp giữa kích thước, hình dạng và khoảng cách của mặt trăng và mặt trời mới cho phép một vật thể (mặt trăng) chặn hết ánh sáng của vật thể kia (mặt trời) hầu như khít hoàn toàn. Thực tế đó còn bất ngờ hơn khi biết rằng Trái đất chỉ có mỗi một mặt trăng. Mộc tinh và Thổ tinh cso hệ thống vệ tinh nhiều hàng tá, nhưng đa phần vệ tinh của chúng nhìn từ chúng chỉ che đi một phần của mặt trời, về cơ bản là mang lại nhật thực một phần. Ở Thiên Vương tinh và Hải Vương tinh xa xôi hơn, vấn đề thường xảy ra ngược lại – các vệ tinh chặn hết toàn bộ mặt trời và sau đó là một phần. Hai trong số các vệ tinh của Thổ tinh, Prometheus và Pandora, có kích thước và khoảng cách gần như thích hợp để mang lại một nhật thực toàn phần, nhưng cả hai vật thể thuôn dài này không lắp khít với hình dạng của mặt trời.

http://360.thuvienvatly.com/

Lần đầu tiên tạo ra được nhiệt độ tuyệt đối âm trong phòng thí nghiệm

Nghe có vẻ như là một địa ngục băng giá, nhưng lần đầu tiên các nhà vật lí đã tạo ra được một chất khí nguyên tử có nhiệt độ dưới không độ tuyệt đối. Kĩ thuật của họ mở đường cho sự phát triển những chất liệu Kelvin âm và những dụng cụ lượng tử mới, và có thể còn giúp giải quyết một bí ẩn vũ trụ học.

Nam tước Kelvin đã định nghĩa thang đo nhiệt độ tuyệt đối hồi giữa thế kỉ 19 theo nghĩa là không có cái gì có thể lạnh hơn không độ tuyệt đối. Sau đó các nhà vật lí nhận ra rằng nhiệt độ tuyệt đối của một chất khí liên quan với năng lượng trung bình của các hạt của nó. Độ không tuyệt đối tương ứng với trạng thái lí thuyết trong đó các hạt không có năng lượng gì hết, và những nhiệt độ cao hơn tương ứng với những năng lượng trung bình lớn hơn.

Tuy nhiên, vào thập niên 1950, các nhà vật lí nghiên cứu những hệ vật chất kì lạ hơn bắt đầu nhận ra rằng điều này không phải lúc nào cũng đúng. Về phương diện kĩ thuật, bạn đọc ra nhiệt độ của một hệ từ một đồ thị vẽ xác suất của những hạt của nó được tìm thấy với những năng lượng nhất định. Thông thường, đa số các hạt có năng lượng trung bình hoặc gần-trung bình, chỉ có vài hạt ít ỏi chuyển động với những năng lượng cao hơn. Trên lí thuyết, nếu tình huống đó bị đảo ngược, với nhiều hạt có năng lượng cao hơn thay vì thấp hơn, thì đồ thị sẽ lật ngược lại và dấu của nhiệt độ sẽ đổi từ nhiệt độ tuyệt đối dương sang âm, theo giải thích của Ulrich Schneider, một nhà vật lí tại trường Đại học Ludwig Maximilian ở Munich, Đức.

Schneider và các đồng sự của ông đã đạt tới nhiệt độ dưới không độ tuyệt đối như thế với một chất khí lượng tử cực lạnh gồm những nguyên tử potassium (kalium). Sử dụng laser và từ trường, họ đã giữ từng nguyên tử trong một cấu hình kiểu mạng lưới. Ở nhiệt độ dương, các nguyên tử đẩy nhau, làm cho cấu hình bền. Sau đó đội nghiên cứu điều chỉnh nhanh từ trường, làm cho các nguyên tử hút nhau thay vì đẩy nhau. “Thay đổi này bất ngờ làm chuyển dịch các nguyên tử từ trạng thái bền nhất, năng lượng thấp nhất của chúng sang trạng thái năng lượng khả dĩ cao nhất, trước khi chúng có thể phản ứng,” Schneider nói. “Nó tựa như là đang đi qua một thung lũng, và bất ngờ nhận thấy bạn ở trên đỉnh núi.”

Ở nhiệt độ dương, một sự đảo ngược như thế sẽ là không bền và các nguyên tử sẽ suy sụp vào bên trong. Nhưng đội khoa học còn điều chỉnh trường laser bẫy để làm cho các nguyên tử dính vào vị trí của chúng. Kết quả này, công bố trên tạp chí Science, đánh dấu sự chuyển trạng thái của chất khí từ ngay trên không độ tuyệt đối xuống vài phần tỉ của một Kelvin dưới không độ tuyệt đối.

Wolfgang Ketterle, một nhà vật lí giành Giải Nobel tại Viện Công nghệ Massachusetts ở Cambridge, người trước đây đã chứng minh nhiệt độ tuyệt đối âm trong một hệ từ tính, đã gọi kết quả mới trên là một “thành tựu thực nghiệm”. Các trạng thái năng lượng cao kì lạ khó tạo ra trong phòng thí nghiệm ở nhiệt độ dương trở nên bền ở nhiệt độ tuyệt đối âm – “như thể bạn có thể đứng trên đỉnh kim tự tháp mà không lo nó bị đỗ,” ông nói – và những kĩ thuật như thế có thể cho phép những trạng thái này được nghiên cứu chi tiết. “Đây có thể là một cách tạo ra những dạng mới của vật chất trong phòng thí nghiệm,” Ketterle bổ sung thêm.

Nếu được tạo ra, những hệ như vậy sẽ hành xử theo những kiểu kì lạ, theo Achim Rosch, một nhà vật lí lí thuyết tại trường Đại học Cologne ở Đức, người đã đề xuất kĩ thuật mà Schneider và đội của ông thực hiện. Chẳng hạn, Rosch và các đồng sự của ông đã tính được rằng trong khi những đám mây nguyên tử thông thường bị hút xuống dưới bởi lực hấp dẫn, nhưng nếu một phần đám mây ở nhiệt độ tuyệt đối âm, thì một số nguyên tử sẽ chuyển động lên phía trên, rõ ràng kháng lại lực hấp dẫn.

Một nét đặc biệt nữa của chất khí dưới không độ tuyệt đối là nó na ná ‘năng lượng tối’, lực bí ẩn đẩy Vũ trụ giãn nở với tốc độ ngày càng nhanh kháng lại lực hút hấp dẫn hướng vào trong. Schneider lưu ý rằng các nguyên tử hút nhau trong chất khí mà đội khoa học vừa tạo ra cũng muốn co sụp vào bên trong, nhưng không xảy ra bởi vì nhiệt độ tuyệt đối âm làm chúng cân bằng. “Cái thú vị là đặc điểm kì lạ này xảy ra trong Vũ trụ và cũng xảy ra trong phòng thí nghiệm,” ông nói. “Đây có lẽ là cái các nhà vũ trụ học nên xem xét kĩ lưỡng hơn.”

http://360.thuvienvatly.com/