Hiện tượng kỳ lạ: Vì sao các hành tinh đang "bỏ chạy" khỏi Mặt trời dù chịu lực hấp dẫn cực mạnh?

Lực hấp dẫn của Mặt trời là một trong những yếu tố quyết định giúp Hệ Mặt trời tồn tại ổn định suốt hàng tỷ năm qua. Thế nhưng, một hiện tượng thú vị đang diễn ra: các hành tinh, bao gồm cả Trái đất, không ngừng rời xa Mặt trời. Điều này nghe có vẻ mâu thuẫn, đặc biệt khi nhiều người hiểu rằng lực hấp dẫn hoạt động như một lực kéo vào trung tâm.

Thực tế, Trái đất đang di chuyển xa hơn khỏi Mặt trời với tốc độ khoảng 1,5 cm mỗi năm. Dù con số này rất nhỏ và không gây ra tác động đáng kể trong ngắn hạn, nhưng nó vẫn đặt ra câu hỏi: tại sao điều này lại xảy ra?

Nhiều người có thể nghĩ rằng sự giãn nở của vũ trụ là nguyên nhân. Tuy nhiên, sự thật không phải vậy. Sự giãn nở của vũ trụ – do năng lượng tối điều khiển – chỉ ảnh hưởng đến những vùng không bị ràng buộc bởi lực hấp dẫn. Hệ Mặt trời, với các hành tinh nằm trong tầm kiểm soát hấp dẫn của Mặt trời, không bị tác động bởi quá trình này. Các hành tinh không bị "đẩy ra ngoài" bởi vũ trụ đang giãn nở, mà nguyên nhân thực sự nằm ở chính động lực học của chúng và cách Mặt trời vận hành.

Các hành tinh, bao gồm cả Trái đất, không ngừng rời xa Mặt trời.

Trước hết, để hiểu tại sao các hành tinh không rơi thẳng vào Mặt trời, ta cần xem xét chuyển động của chúng. Các hành tinh không đứng yên mà di chuyển với tốc độ rất lớn theo phương ngang quanh Mặt trời. Trái đất, chẳng hạn, đang bay với vận tốc lên tới 107.826 km/h. Tốc độ này là kết quả của động lượng mà các hành tinh nhận được trong giai đoạn hình thành từ đĩa tiền hành tinh hàng tỷ năm trước. Chính chuyển động ngang này tạo ra quỹ đạo tròn hoặc elip, giữ các hành tinh không bị hút vào Mặt trời.

Vậy tại sao các hành tinh lại rời xa Mặt trời thay vì duy trì quỹ đạo ổn định? Câu trả lời nằm ở chính Mặt trời. Qua thời gian, Mặt trời đang mất dần khối lượng. Quá trình nhiệt hạch trong lõi Mặt trời, nơi hydro được biến đổi thành heli, liên tục giải phóng năng lượng dưới dạng bức xạ và hạt, làm khối lượng Mặt trời giảm dần. Đồng thời, gió Mặt trời – dòng hạt tích điện phát ra từ bề mặt Mặt trời – cũng mang theo một phần nhỏ vật chất thoát ra không gian. Dù tốc độ mất khối lượng này rất chậm, chỉ khoảng 10⁻¹³ lần khối lượng Mặt trời mỗi năm, nó vẫn đủ để khiến lực hấp dẫn suy yếu một chút. Khi lực hấp dẫn yếu đi, quỹ đạo của các hành tinh mở rộng dần, dẫn đến khoảng cách ngày càng lớn hơn giữa các hành tinh và Mặt trời.

Tuy nhiên, hiện tượng này không có nghĩa là Trái đất và các hành tinh khác sẽ tiếp tục rời xa Mặt trời mãi mãi mà không có bất kỳ nguy cơ nào. Trong tương lai xa, khi Mặt trời tiến vào giai đoạn cuối đời, câu chuyện sẽ thay đổi hoàn toàn. Khi Mặt trời cạn kiệt hydro trong lõi, nó sẽ bước vào giai đoạn sao khổng lồ đỏ. Lõi sẽ sụp đổ, nhiệt độ và áp suất tăng cao, khiến heli bắt đầu hợp hạch thành carbon. Quá trình này sẽ đẩy các lớp ngoài của Mặt trời ra xa, khiến nó phình to lên. Trong giai đoạn này, các lớp ngoài của Mặt trời có thể mở rộng tới mức nuốt chửng các hành tinh gần như sao Thủy, sao Kim, và có thể cả Trái đất. Dù vậy, chúng ta không cần lo lắng vì điều này sẽ không xảy ra trong ít nhất 5 tỷ năm nữa.

Việc các hành tinh rời xa Mặt trời là một hiện tượng tự nhiên, một hệ quả của quá trình tiến hóa lâu dài trong Hệ Mặt trời. Mặc dù tốc độ thay đổi rất nhỏ và không đáng kể trong ngắn hạn, nó vẫn cung cấp cho chúng ta những hiểu biết sâu sắc về cách lực hấp dẫn và động lực học hoạt động trong không gian. Và dù các hành tinh đang trôi xa, số phận cuối cùng của chúng – đặc biệt là Trái đất – vẫn sẽ gắn liền với sự thay đổi của chính ngôi sao mẹ này trong hàng tỷ năm tới.

• Khoảng cách từ Trái Đất đến các thiên thể trong hệ Mặt Trời
• Khoảng cách từ Trái Đất đến Mặt Trời là bao nhiêu?
• Mời bạn tham gia “tour” ngắm bình minh trên... các hành tinh khác