(CNQP&KT) - Sao Mộc là hành tinh thứ năm (tính từ Mặt trời) và là hành tinh lớn nhất trong hệ Mặt trời. Aizec Azimov - nhà văn viễn tưởng Mỹ - đã không sai khi mô tả ngắn gọn và rõ ràng về hành tinh này như sau: “Hệ Mặt trời gồm sao Mộc và một số mảnh vụn nào đấy”.

Thật vậy, khối lượng của sao Mộc gấp hai lần tổng khối lượng của tất cả các hành tinh khác thuộc hệ mặt trời cộng lại. Về thể tích, sao Mộc lớn gấp 1.310 lần trái đất của chúng ta; khối lượng lớn gấp 318 lần. Mặc dù có kích thước rất lớn, nhưng sao Mộc lại quay rất nhanh xung quanh trục của mình. Một ngày đêm trên sao Mộc chỉ dài có 9 giờ 50 phút (trong khi đó trái đất nhỏ bé của chúng ta quay một vòng xung quanh trục của mình hết 24 giờ). Trên sao Mộc hầu như không có sự thay đổi thời gian trong năm bởi vì trục quay của hành tinh này gần như vuông góc với mặt phẳng quỹ đạo của nó.

Một số nhà bác học gọi sao Mộc là “Ông vua của các hành tinh” (vì kích thước quá to của nó so với các hành tinh khác trong hệ Mặt trời). Trong khi đó, một số khác lại gọi sao Mộc là “Hành tinh của những điều bí ẩn”. Một trong những điều bí ẩn của sao Mộc là hiện tượng kỳ lạ “Bóng râm nóng”. Giải thích nguyên nhân của hiện tượng trên được thông qua một giả thiết mới, chỉ là dựa trên cơ sở của môn hóa học phổ thông. Theo đó, khí quyển của “Ông vua của các hành tinh” là một hỗn hợp các khí: Hidro, Hêli, Mêtan, Amôniac... Sao Mộc tuy nằm cách xa Trái đất hơn sao Hỏa, nhưng lại phát sáng mạnh hơn, vì sao Mộc lớn hơn sao Hỏa rất nhiều, có bầu khí quyển đầy mây phản xạ rất tốt tia nắng Mặt trời. Các nhà bác học khi biết khoảng cách từ sao Mộc đến mặt trời đã tính khối lượng nhiệt mà sao Mộc nhận được từ Mặt trời, sau đó họ lại tính lượng năng lượng do hành tinh này bức xạ vào không gian. Cuối cùng, họ tính toán được nhiệt độ mà sao Mộc cần phải có là khoảng -1600C. Nhiệt độ của hành tinh này còn xác định được thông qua các thiết bị mặt đất và thiết bị trên khoang của các trạm vệ tinh nhân tạo được phóng lên không gian ở phạm vi giữa các hành tinh trong hệ mặt trời. Một điều đáng chú ý là các phép đo cho thấy, nhiệt độ ở bề mặt trên các đám mây của sao Mộc vào khoảng -1300C. Như vậy, số liệu đo đạc thu được cao hơn số liệu tính toán. Từ đó, đã xảy ra hiện tượng: sao Mộc bức xạ vào không gian một lượng năng lượng nhiều hơn lượng năng lượng nhận được từ mặt trời. Điều này có thể kết luận, trên sao Mộc có một nguồn năng lượng riêng. Các nhà thiên văn học và vật lý học đến nay vẫn còn tranh luận rất nhiều về nguồn gốc và bản chất của hiện tượng trên. Các phép đo vô tuyến cho thấy, nhiệt độ ở những chỗ râm mát trên sao Mộc (tại những chỗ có bóng các vệ tinh của sao này) lại tăng lên đáng kể. Còn trên trái đất và trên mặt trăng, nhiệt độ trong bóng râm luôn thấp hơn nhiệt độ ở những nơi được Mặt trời chiếu xuống trực tiếp. Hiện tượng tăng nhiệt độ trong bóng râm trên sao Mộc được gọi là hiện tượng kỳ lạ “Bóng râm nóng”.


Các nhà khoa học không chỉ đưa ra giả thuyết nhằm giải thích hiện tượng “Bóng râm nóng”, mà còn giải thích sự tồn tại của một nguồn năng lượng chưa được biết đến trên sao Mộc. Chính nguồn năng lượng chưa được biết đến này đã giúp duy trì nhiệt độ thực tế ở các lớp trên của bầu khí quyển sao Mộc cao hơn so với nhiệt độ theo tính toán. Theo giả thuyết này, nguyên nhân của hiện tượng trên là có một loại phản ứng hóa học nào đó đang xảy ra trong bầu khí quyển của sao Mộc. Hơn nữa, đó là phản ứng thuận nghịch hai chiều. Các phản ứng hóa học đó diễn ra trong những điều kiện nhất định của sao Mộc, chúng có mối liên quan chặt chẽ với nhau và xảy ra theo các hướng đối ngược nhau. Tức là, có một chất nào đó ở trong những điều kiện nhất định được tạo ra và lại được phân tách ra. Cả hai phản ứng đó (phân tích và phản ứng tổng hợp) có thể xảy ra đồng thời. Nói cách khác, một chất được tạo ra ngay lập tức lại bị phân tách thành các chất đơn giản hơn. Nếu số lượng các chất được tạo ra và số lượng các chất bị phân tách khi xảy ra các phản ứng hóa học nói trên mà bằng nhau, thì trạng thái như vậy của hệ thống được gọi là trạng thái cân bằng hóa học. Các hệ thống hóa học ở trong trạng thái cân bằng luôn tuân theo quy luật Le-Shatele. Quy luật này được hiểu như sau: Khi thay đổi các điều kiện bên ngoài, trạng thái cân bằng hoá học sẽ dịch chuyển sang chiều của phản ứng (thuận hay nghịch) có tác dụng làm suy yếu tác động bên ngoài. Theo nội dung của nguyên lý Le-Shatele trên, có thể dịch chuyển trạng thái cân bằng sang bất kỳ chiều nào của phản ứng thuận nghịch. Giả sử có hai chất đơn tham gia vào phản ứng tổng hợp (hai chất liên kết với nhau) để tạo ra một chất mới ít nhiều có cấu tạo phức tạp hơn. Phản ứng đó có giải phóng nhiệt (tạo ra năng lượng), khi điều kiện bên ngoài thay đổi, có thể xảy ra theo hướng ngược lại, chất mới được tạo ra lại bị phân tách các chất có cấu tạo đơn giản hơn, phản ứng có hấp thụ nhiệt (phản ứng phân tích). Theo quy tắc Le-Shatele, nếu muốn chuyển trạng thái cân bằng về phía phản ứng tổng hợp thì phải hạ nhiệt độ xuống, còn muốn chuyển sang phía phản ứng phân tích thì phải làm tăng nhiệt độ trong một hệ kín. Điều đó có nghĩa là nếu cần phải phân tách một chất thành những chất đơn giản hơn, tức là dịch chuyển trạng thái cân bằng về phía phản ứng phân tích, chúng ta cần phải nâng cao nhiệt độ, điều đó dẫn đến hạ nhiệt độ trong một hệ kín.

Trở lại với giả thiết về điều bí ẩn trên sao Mộc, vì trong khí quyển của hành tinh này có xảy ra phản ứng thuận nghịch. Hiệu ứng “Bóng râm nóng” được giải thích như sau: Khi nhiệt độ ở phần bóng râm của sao Mộc bị hạ thấp xuống (bóng râm chính là bóng của các vệ tinh của sao này), hệ thống hoá học phản ứng lại với quá trình hạ thấp nhiệt độ ở đó theo nguyên tắc Le-Shatele bằng cách dịch chuyển sự cân bằng sang trạng thái của phản ứng có tác dụng làm giảm sự tác động của bên ngoài, tức là ở phần bóng râm của hành tinh này xảy ra hiện tượng tăng nhiệt độ. Phản ứng đó được xảy ra theo các hướng khác nhau ở phần được Mặt trời chiếu sáng và phần trong bóng râm. Đó chính là hiệu ứng “Bóng râm nóng”. Nhưng vẫn còn một điều bí ẩn nữa mà chúng ta chưa biết, đó là nguồn năng lượng nào giúp cho nhiệt độ trung bình thực tế ở các lớp trên của bầu khí quyển sao Mộc cao hơn nhiệt độ tính toán. Lời giải thích chỉ có thể là tại đó luôn diễn ra phản ứng hoá học thuận nghịch có phát nhiệt. Có thể cũng có người phản đối rằng, nếu như nhiệt độ trên sao Mộc được duy trì bởi phản ứng hoá học, thì cùng với thời gian, các chất cần cho phản ứng hoá học sẽ tác dụng dần với nhau và phản ứng hoá học sẽ bị ngừng lại một lúc nào đó. Tuy nhiên, trên thực tế lại không như vậy, khi sao Mộc quay một sườn của mình về hướng Mặt trời, thì tại hướng đó trong lòng nó xảy ra quá trình phân tích các chất cần thiết của phản ứng. Cùng lúc đó tại một hướng khác của hành tinh ấy là đêm, xảy ra quá trình tổng hợp các chất nói trên. Khi sao Mộc quay hướng khác về phía mặt trời, thì cân bằng hoá học lại dịch chuyển sang hướng ngược lại. Các chất được tạo ra ở ban đêm lại bị phân huỷ trong vòng cả ngày, trong khi đó ở hướng ngược lại, các chất được tạo ra ở ban ngày lại được tổng hợp lại. Trong phần bóng râm của hành tinh này xảy ra quá trình tổng hợp các chất cần thiết (quá trình này có phát nhiệt), còn phần được mặt trời chiếu lại xảy ra quá trình phân tích các chất có hấp thụ nhiệt (nhiệt độ phần này giảm xuống). Như vậy, một nửa hành tinh sao Mộc được Mặt trời đốt nóng sẽ bị lạnh đi do phản ứng hóa học chiều này, còn ở một nửa khác nằm trong bóng râm sẽ được đốt nóng nhờ phản ứng hóa học chiều kia, ngược chiều với phản ứng xảy ra ở phần bị Mặt trời đốt nóng. Quá trình đó cứ lặp đi lặp lại đến vô cùng. Nhờ vậy, trên sao Mộc xảy ra hiện tượng cân bằng hoá học và hiện tượng “Bóng râm nóng”. Vì sao Mộc quay xung quanh trục của mình rất nhanh (một vòng chỉ mất có 9 giờ 50 phút) và nhờ những cơn gió thổi trên sao Mộc nên việc chuyển dịch các lớp khí trên bề mặt sao Mộc được thực hiện rất nhanh. Việc dịch chuyển các lớp khí này đã làm cho các thành phần hóa học được tích luỹ trên hành tinh này luôn di động, không ở một chỗ cố định. Do không có sự luân chuyển thời gian trên sao Mộc nên các phản ứng hóa học ở trên đó diễn ra rất đều. Các quá trình hoá học diễn ra trên sao Mộc rất tích cực và trạng thái cân bằng hóa học ở trên đó cũng được duy trì một cách kỳ lạ. Cũng chính vì sự cân bằng ấy mà các nhà bác học cho đến hiện giờ vẫn chưa thể xác lập được một cách chính xác nguyên nhân của hiện tượng “Bóng râm nóng”. Trên đây mới chỉ là giả thuyết về hiện tượng “Bóng râm nóng”. Giả thiết trên nhằm giải thích sơ lược về nguyên nhân của hiện tượng “Bóng râm nóng” dựa trên các quy luật thông thường đã biết về hóa học.

Vậy những chất nào đã tham gia vào phản ứng hóa học được mô tả ở trên? Có thể trên sao Mộc xảy ra phản ứng tổng hợp và phân tích Amôniac - chất tồn tại cả trong khí quyển của trái đất chúng ta theo các phương trình sau:

N2 + 3H2 = 2NH3 - (Nitơ + Hidrô = Amôniac). Phản ứng tổng hợp Amôniac.

2NH3 = N2 + 3H2 - (Amôniac = Nitơ + Hidrô). Phản ứng phân tích Amôniac.

Mặc dù trên đây chỉ là một trong những giả thuyết nhằm giải thích hiện tượng “Bóng râm nóng” trên sao Mộc, nhưng điều quan trọng ở đây là theo giả thuyết được đưa ra thì trên sao Mộc luôn xảy ra phản ứng hoá học thuận nghịch và lời giải thích đó đã mô tả phản ứng này ở dạng tổng quát. Đó cũng chính là cơ sở khoa học quan trọng để lý giải hiện tượng “Bóng râm nóng” trên sao Mộc.

                                                                  TS. Mạnh Hùng

                                                                             (lược dịch)

Bình luận


Họ và tên:*

Đơn vị:     

Điện thoại:*               

Email:*                       

Nội dung: