Cũng như mọi thiên thể khác, một ngày nào đó mặt trời sẽ lụi tàn. Theo kết quả tính toán bằng mô hình, nghiên cứu các bầu khí quyển hành tinh và các chu kỳ sinh địa hóa, thì vào khoảng 8 tỷ năm nữa, hệ mặt trời sẽ chấm dứt sự tồn tại.
Trong 8 tỷ năm ấy, hệ mặt trời sẽ có những biến động gì? Mô hình nói trên của các nhà khoa học Mỹ cho thấy:
- Sau 400 triệu năm, trái đất sẽ tắm trong một độ sáng mặt trời mạnh hơn 5% so với hiện nay. Từ thời điểm đó, nhiệt độ trung bình trên bề mặt trái đất lên tới 20 độ C (hiện nay là 15 độ C), và đặc biệt, tỷ lệ CO2 trong khí quyển giảm đến mức làm cho hơn 60% thực vật và động vật biến mất, số còn lại buộc phải tiến hóa để thích nghi.
- Sau 800 triệu năm, trên bề mặt trái đất, độ chiếu sáng của mặt trời tăng 8%. Tỷ lệ CO2 trong khí quyển chỉ còn 10-20 ppm (10 đến 20 phần triệu), do đó chỉ còn sót lại một số rất ít thực vật (có lẽ chỉ còn các loài cây cần ít CO2 cho quang hợp như các họ cây bắp, cây mía…) và rất ít động vật. Nhiệt độ trung bình bấy giờ là 25 độ C.
- Sau 1 tỷ năm, nhiệt độ và sự bay hơi của nước gia tăng nhanh hơn, hiệu ứng nhà kính do hơi nước gây ra khiến trái đất nóng hơn nữa. Các dạng sống cuối cùng sẽ bị hủy diệt.
- Sau 1,4 tỷ năm, nhiệt độ vượt quá 50 độ C. Sau 1,6 tỷ năm, trên trái đất sẽ không còn một dấu vết nào của sự sống nữa. Nhiệt độ tăng lên trên 100 độ C làm bay hơi toàn bộ sông ngòi và đại dương. Hơi nước trong khí quyển cũng biến mất vì bị phân ly bởi bức xạ mặt trời. Vài trăm triệu năm sau đó, khí hydro cũng sẽ biến mất trong không gian.
- Sau 7,65 tỷ năm, mặt trời bước vào giai đoạn hấp hối. Ban đầu, trong tâm mặt trời xảy ra hiện tượng càng ngày càng thiếu hydro, loại khí quý giá vẫn giúp nó chiều sáng từ ngày chào đời cách đây 4,5 tỷ năm. Để bù lại, tâm mặt trời bèn thu nhỏ bớt, gây ra phản xạ phồng to thêm của các lớp bên ngoài, mặt trời sẽ lớn gấp 100 lần so với mức hiện tại. Về sau, do cứ lớn lên như vậy, mặt trời làm cho nhiệt độ trên bề mặt của nó giảm mạnh, bấy giờ sẽ có những ánh màu cam, rồi những ánh màu đỏ.
Kích thước của mặt trời tăng rất nhanh, chỉ sau 60 triệu năm, bán kính của nó vượt qua quỹ đạo sao Thủy (58 triệu kilomét) và nuốt chửng hành tinh này. Sau đó đến lượt sao Kim (cách mặt trời 108 triệu kilomét). Tiếp theo sẽ là trái đất...
Nhưng rất may lúc ấy, nguồn dự trữ hydro trong mặt trời bị cạn kiệt hoàn toàn. Mặt trời chỉ còn có khí helium là chất đốt duy nhất mà nó sẽ biến đổi dần thành carbon và oxy. Sự thay đổi vật chất đột ngột này làm cho mặt trời bỗng nhiên xẹp xuống, trở nên bé chỉ bẳng 1/100 so với hiện nay, đường kính chỉ còn khoảng 10 triệu kilomét. Nhờ thế, trái đất có thể thoát khỏi tai họa bị nuốt như sao Thủy, sao Kim, và có thể tồn tại thêm 100 triệu năm. Sau đó, việc đốt cháy lại bùng phát, mặt trời phồng lên với tốc độ còn nhanh hơn lần trước.
Lần này thì số phận của trái đất sẽ bị định đoạt. Hoặc là vào thời điểm ấy, một số hậu duệ của loài người - trước đó đã di tản sang một hành tinh khác ngoài hệ mặt trời - có thể nhìn thấy cố hương (bấy giờ chỉ còn là một hồ dung nham mênh mông, với nhiệt độ bề mặt 1.000 độ C) biến mất cùng với tất cả những gì gọi là nền văn minh sau vài tỷ năm xây dựng.
Hoặc may mắn hơn, trái đất vẫn tồn tại sau cái chết tất yếu của mặt trời, tương tự như hiện tượng hy hữu mà các nhà thiên văn mới phát hiện được và thông báo tại đại hội tháng 1/2002 của Hội Thiên văn Mỹ: Họ xác định được sự hiện diện của một hành tinh vẫn tồn tại trong khi ngôi sao Iota Draconis của hệ thống này sắp tàn lụi (hy vọng trái đất cũng sẽ gặp may mắn ấy).
Thật vậy, theo tính toán năm 1993 của ba nhà vật lý thiên văn Juliana Sackmann (California), Arnold Boothroyd (Toronto) và Kathleen Kraemer (Boston), thì hiện tượng mất khối lượng của mặt trời làm cho nó không thể phồng lên nhanh và to đến mức có thể nuốt chửng cả trái đất. Hơn nữa, đến thời điểm ấy, trái đất có thể xa dần mặt trời tới một khoảng cách an toàn.
Tháng 12/2001, ba nhà thiên văn người Anh là Peter Schroder, Robert Smith và Kevin Apps thuộc trường Đại học Sussex thông báo một tia vui: Trái đất có thể thoát hiểm một cách sát nút trong những cú giãy giụa cuối cùng của mặt trời. Bởi vì trong lần phồng lên đầu tiên, mặt trời phải mất 20% thể tích, đạt đường kính 168 triệu kilomét, trong khi quỹ đạo của trái đất lùi ra xa tới 150-185 triệu kilomét. Nhưng 17 triệu kilomét nhỏ nhoi ngăn cách bề mặt của trái đất với bề mặt của mặt trời liệu có đủ ngăn cản cuộc va chạm hủy diệt hay không?
Sau 7,8 triệu năm, nếu trái đất may mắn thoát khỏi cái chết do bị mặt trời hút đi nữa, thì nó cũng chỉ là một tiểu hành tinh bị bao bọc bởi dung nham đông lạnh. Và lúc ấy, chỉ còn ánh sáng cực tím mờ mờ phát ra từ mặt trời hấp hối - bấy giờ đã biến thành một ngôi sao lùn màu trắng nằm giữa cảnh tranh tối tranh sáng.
Hệ Mặt Trời hình thành từ sự suy sụp hấp dẫn của một đám mây phân tử khổng lồ cách đây 4,568 tỷ năm trước.[106] Đám mây tổ tiên này có kích cỡ vài năm ánh sáng và có khả năng một vài ngôi sao đã sinh ra từ đám mây này.[107] Tinh vân Mặt Trời có khả năng hình thành từ mảnh vụn của vụ nổ sao siêu mới thế hệ trước.[108]
Khi vùng mà trong tương lai sẽ trở thành hệ Mặt Trời, gọi là tinh vân tiền Mặt Trời,[109] suy sụp, theo định luật bảo toàn động lượng thì đĩa tinh vân này sẽ quay nhanh hơn. Vùng trung tâm, nơi tập trung nhiều khối lượng nhất, sẽ trở lên nóng hơn so với đĩa quay xung quanh.[107]Khi tinh vân này co lại và quay nhanh hơn, nó trở lên phẳng hơn và hình thành đĩa tiền hành tinh quay quanh tâm với đường kính gần 200AU[107] và một vùng trung tâm nóng, đậm đặc chứa tiền sao.[110][111] Ở thời điểm này trong sự tiến hóa của nó, Mặt Trời được cho là ngôi sao thuộc kiểu sao T Tauri. Việc nghiên cứu sao T Tauri cho thấy chúng thường đi kèm với một đĩa tiền hành tinh với khối lượng đĩa bằng 0,001–0,1 khối lượng Mặt Trời, và phần lớn khối lượng của tinh vân thuộc về ngôi sao.[112] Các hành tinh hình thành từ sự bồi tụ từ đĩa này.[113]
Trong vòng 50 triệu năm, áp suất và mật độ của hiđrô trong lõi của tiền sao trở lên đủ lớn để bắt đầu thực hiện phản ứng tổng hợp hạt nhân.[114] Nhiệt độ, tốc độ phản ứng, áp suất và mật độ tăng cho đến khi đạt đến sự cân bằng thủy tĩnh, trong đó nhiệt năng cân bằng với lực hút hấp dẫn của chính ngôi sao. Ở giai đoạn này, Mặt Trời trở thành một ngôi sao thuộc dãy chính.[115]
Hệ Mặt Trời như chúng ta biết ngày nay sẽ còn tồn tại cho đến khi Mặt Trời kết thúc sự tiến hóa của nó trong dãy chính của biểu đồ Hertzsprung-Russell. Khi Mặt Trời bị giảm hiđrô nhiên liệu, nhiệt năng từ các phản ứng tổng hợp hạt nhân bị giảm khiến cho Mặt Trời bắt đầu bị suy sụp. Sự suy sụp này làm tăng áp suất tại lõi, giúp cho quá trình phản ứng tổng hợp hạt nhân diễn ra nhanh hơn. Kết quả là Mặt Trời tăng độ sáng với tốc độ khoảng 10 phần trăm trong mỗi 1,1 tỷ năm.[116]
Trong vòng khoảng 5,4 tỷ năm tới, hiđrô tại lõi Mặt Trời sẽ bị biến đổi toàn bộ thành heli, và Mặt Trời kết thúc giai đoạn ở dãy chính. Khi phản ứng tổng hợp hiđrô ngừng lại, lõi sẽ tiếp tục co lại, làm tăng áp suất và nhiệt độ, gây ra phản ứng tổng hợp heli. Heli bị tổng hợp trong một lõi nóng hơn và năng lượng giải phóng từ quá trình tổng hợp này sẽ lớn hơn so với quá trình tổng hợp hiđrô. Ở giai đoạn này, lớp bên ngoài của Mặt Trời sẽ mở rộng gấp 260 lần so với đường kính hiện tại; Mặt Trời sẽ trở thành sao khổng lồ đỏ. Vì sự tăng diện tích bề mặt khổng lồ của nó, bề mặt Mặt Trời sẽ lạnh hơn đáng kể so với khi nó ở dãy chính (lạnh nhất với nhiệt độ 2600).[117]
Thậm chí, heli tại lõi cũng sẽ cạn kiệt với tốc độ nhanh hơn so với hiđrô, và thời gian Mặt Trời tổng hợp heli chỉ bằng phần nhỏ so với thời gian của giai đoạn tổng hợp hiđrô. Mặt Trời có khối lượng không đủ lớn để tiếp tục thực hiện phản ứng tổng hợp các nguyên tố nặng hơn, và phản ứng hạt nhân tại lõi sẽ tắt. Các lớp bên ngoài sẽ bị thổi vào không gian, để lại sao lùn trắng, một thiên thể rất đậm đặc, có khối lượng bằng một nửa khối lượng Mặt Trời nhưng kích thước chỉ bằng kích thước của Trái Đất.[118] Những lớp vật chất bị thổi vào không gian sẽ hình thành tinh vân hành tinh, trả lại môi trường liên sao vật liệu đã hình thành lên hệ Mặt Trời.
Không có nhận xét nào:
Đăng nhận xét