Tiểu hành tinh, hành tinh nhỏ là những từ đồng nghĩa để chỉ một nhóm các thiên thể nhỏ trôi nổi trong hệ mặt trời trên quỹ đạo quanh Mặt trời.
Tiểu hành tinh là gì?
Tiểu hành tinh là những vật thể nhỏ, bằng đá, không có khí quyển, quay xung quanh mặt trời và quá nhỏ để được gọi là hành tinh. Chúng còn được gọi là planetoid.
Tính tổng cộng, khối lượng của tất cả các tiểu hành tinh chưa bằng khối lượng của mặt trăng của chúng ta. Nhưng bất chấp kích cỡ nhỏ của chúng, các tiểu hành tinh có thể nguy hiểm. Nhiều tiểu hành tinh đã va chạm với Trái đất trong quá khứ, và nhiều tiểu hành tinh sẽ lao vào hành tinh chúng ta trong tương lai. Đó là một lí do để các nhà khoa học nghiên cứu tiểu hành tinh và hăm hở tìm hiểu số lượng, quỹ đạo và các đặc trưng vật lí của chúng.
Đa số các tiểu hành tinh nằm trong một vành đai rộng mênh mông giữa quỹ đạo của Hỏa tinh và Mộc tinh. Vành đai chính này chứa hơn 200 tiểu hành tinh có đường kính lớn hơn 100 km. Các nhà khoa học ước tính vành đai chính còn chứa hơn 750.000 tiểu hành tinh có đường kính lớn hơn 1 km và hàng triệu tiểu hành tinh nhỏ hơn. Không phải cái gì nằm trong vành đai chính cũng là tiểu hành tinh – ví dụ, có những sao chổi mới được phát hiện ra ở đây, và Ceres, đã từng được xem là một tiểu hành tinh, ngày nay được xem là một hành tinh lùn.
Tiểu hành tinh Lutetia là một trong những tiểu hành tinh được chụp ảnh cận cảnh nhất. Ảnh do phi thuyền khảo sát sao chổi Rosetta của châu Âu chụp từ cự ki 80.000km trong một chuyến bay ngang qua vào ngày 10 tháng 7, 2010. (Ảnh: ESA).
Nhiều tiểu hành tinh nằm bên ngoài vành đai chính. Chẳng hạn, một số tiểu hành tinh gọi là Trojan nằm dọc theo quỹ đạo của Mộc tinh. Ba nhóm – Atens Amors, và Apollos – được biết là những tiểu hành tinh gần Trái đất quay trong hệ mặt trời nhóm trong và thỉnh thoảng cắt qua quỹ đạo của Hỏa tinh và Trái đất.
Sự hình thành tiểu hành tinh
Các tiểu hành tinh là tàn dư từ sự ra đời của hệ mặt trời của chúng ta hồi khoảng 4,6 tỉ năm trước. Chính sự ra đời của Mộc tinh đã ngăn cản các vật thể hành tinh hình thành trong khoảng trống giữa Hỏa tinh và Mộc tinh, làm cho những vật thể nhỏ ở đó va chạm với nhau và vỡ ra thành các tiểu hành tinh mà chúng ta thấy ngày nay.
Các tiểu hành tinh trong Hệ Mặt trời
Hàng trăm nghìn tiểu hành tinh đã được khám phá bên trong hệ mặt trời và tỷ lệ khám phá hiện nay là khoảng 5000 tiểu hành tinh/tháng. Tới ngày 17 tháng 9 năm 2006, trong tổng số 342.358 tiểu hành tinh được biết, 136.563 có quỹ đạo được xác định đủ để được đánh ký hiệu chính thức. Trong số đó, 13.422 có tên chính thức. Hành tinh nhỏ được đánh số nhỏ nhất nhưng chưa được đặt tên là (3360) 1981 VA; hành tinh nhỏ có số lớn nhất và chưa có tên (ngoài các hành tinh lùn 136199 Eris và 134340 Pluto) là 129342 Ependes.
Ước tính hiện nay tổng số tiểu hành tinh có đường kính hơn 1km trong hệ mặt trời là khoảng từ 1.1 đến 1.9 triệu. Tiểu hành tinh lớn nhất phía bên trong hệ mặt trời là 1 Ceres, với đường kính 900–1000km. Hai vật thể lớn khác ở vành đai tiểu hành tinh của hệ mặt trời là 2 Pallas và 4 Vesta; cả hai đều có đường kính ~500km. Vesta là tiểu hành tinh duy nhất trong vành đai tiểu hành tinh chính thỉnh thoảng có thể được quan sát thấy bằng mắt thường (trong một số dịp rất hiếm hoi, một tiểu hành tinh gần Trái Đất có thể được quan sát thấy bằng mắt thường).
Khối lượng của toàn bộ các tiểu hành tinh trong Vành đai chính được ước tính khoảng 3.0-3.6×1021kg, hay khoảng 4% khối lượng Mặt Trăng của chúng ta. Trong số đó, 1 Ceres chiếm 0.95×1021kg, khoảng 32% tổng khối lượng. Ba tiểu hành tinh có khối lượng lớn tiếp theo là 4 Vesta (9%), 2 Pallas (7%), và 10 Hygiea (3%), tổng khối lượng của chúng chiếm tới 51%; trong khi ba tiểu hành tinh sau đó là 511 Davida (1.2%), 704 Interamnia (1.0%), và 3 Juno (0.9%), chỉ chiếm 3% tổng khối lượng. Số lượng tiểu hành tinh tăng lên nhanh chóng khi khối lượng riêng lẻ của chúng giảm đi.
Tiểu hành tinh 99942 Apophis.
Các đặc trưng vật lí của tiểu hành tinh
Các tiểu hành tinh có thể lớn như Ceres, với đường kính 940km và nay được xem là hành tinh lùn. Mặt khác, một trong những tiểu hành tinh nhỏ nhất, phát hiện ra vào năm 1991 và đặt tên là 1991 BA, có bề ngang chỉ có 6 m.
Hầu như tất cả các tiểu hành tinh có hình dạng không đều, mặc dù một vài tiểu hành tinh gần như có dạng cầu, ví dụ như Ceres. Chúng thường loang lỗ hay có nhiều vết lõm va chạm – ví dụ, tiểu hành tinh Vesta có một hố va chạm khổng lồ đường kính chừng 460km.
Khi các tiểu hành tinh quay xung quanh Mặt trời trong những quỹ đạo elip, chúng quay tròn, thỉnh thoảng bị chao lật khá kịch tính. Hơn 150 tiểu hành tinh đã biết còn có một vệ tinh nhỏ đồng hành, một số tiểu hành tinh có hai vệ tinh. Những tiểu hành tinh kép cũng tồn tại, trong đó hai tiểu hành tinh kích cỡ tương đương nhau quay xung quanh nhau, và những hệ bộ ba tiểu hành tinh cũng đã được biết. Nhiều tiểu hành tinh dường như từng bị bắt giữ bởi trường hấp dẫn của một hành tinh và trở thành vệ tinh – những ứng cử viên khả dĩ bao gồm hai vệ tinh Phobos và Deimos của Hỏa tinh và phần lớn những vệ tinh phía ngoài xa của Mộc tinh, Thổ tinh, Thiên Vương tinh và Hải Vương tinh.
Nhiệt độ trung bình tại bề mặt của một tiểu hành tinh tiêu biểu là âm 73 độ C. Các tiểu hành tinh chủ yếu vẫn không biến đổi gì trong hàng tỉ năm – như vậy, nghiên cứu chúng có thể làm sáng tỏ nhiều chi tiết về hệ mặt trời thời sơ khai.
Phân loại tiểu hành tinh
Ngoài phân loại tiểu hành tinh theo quỹ đạo của chúng, đa số tiểu hành tinh rơi vào ba họ dựa trên thành phần cấu tạo.
253 Mathilde - một tiểu hành tinh dạng C.
- Tiểu hành tinh loại C hay loại chứa than thì có màu xám và phổ biến nhất, chiếm hơn 75% số tiểu hành tinh đã biết. Chúng có khả năng gồm đất sét và đá phủ silicate, và nằm trong vùng phía ngoài của vành đai chính.
- Tiểu hành tinh loại S hay loại silic thì có màu hơi lục đến hơi đỏ, chiếm khoảng 17% số tiểu hành tinh đã biết, và chiếm số đông trong vành đai tiểu hành tinh phía trong. Chúng có vẻ được cấu tạo từ chất liệu silicate và nickel-sắt.
- Tiểu hành tinh loại M hay loại kim loại thì có màu hơi đỏ, chiếm phần lớn số lượng tiểu hành tinh còn lại, và nằm trong vùng giữa của vành đai chính. Chúng có vẻ được cấu tạo từ nickel-sắt.
- Còn có nhiều loại hiếm khác nữa – ví dụ như tiểu hành tinh loại V mà tiêu biểu là Vesta, chúng có lớp vỏ núi lửa, basalt.
Tác động đến Trái đất
Kể từ khi Trái đất ra đời hồi khoảng 4,5 tỉ năm trước, các tiểu hành tinh và sao chổi đã không ngừng lao vào hành tinh chúng ta. Nhưng theo NASA, những tiểu hành tinh nguy hiểm nhất thì cực kì hiếm.
Một tiểu hành tinh có khả năng gây ra thảm họa toàn cầu sẽ phải có đường kính lớn hơn 400m. Các nhà nghiên cứu ước tính một va chạm như thế sẽ làm bụi dâng cao lên khí quyển gây ra “mùa đông hạt nhân”, làm thiệt hại nghiêm trọng đối với nền nông nghiệp toàn thế giới. Theo NASA, những tiểu hành tinh lớn va chạm với Trái đất tính trung bình 1.000 thế kỉ mới xảy ra một lần.
Người ta tin rằng những tiểu hành tinh nhỏ hơn va chạm với Trái đất chừng 1.000 đến 10.000 năm mỗi lần có thể gây phá hủy một thành phố hoặc gây ra thảm họa sóng thần khủng khiếp.
Hàng tá tiểu hành tinh đã được phân loại là “nguy hiểm tiềm tàng” và được các nhà khoa học theo dõi. Một vài trong số này có quỹ đạo đủ gần Trái đất nên có khả năng bị nhiễu loạn trong tương lai xa và đi vào lộ trình va chạm với hành tinh chúng ta. Các nhà khoa học cho biết nếu một tiểu hành tinh được tìm thấy đang trong quỹ đạo va chạm với Trái đất trong khoảng 30 đến 40 năm tới, thì vẫn còn thời gian để phản ứng. Mặc dù công nghệ sẽ phải phát triển, nhưng khả năng là làm cho vật thể đó nổ hoặc làm lệch hướng nó.
Tuy nhiên, với mỗi tiểu hành tinh đã biết, có nhiều tiểu hành tinh chưa được theo dõi, và thời gian phản ứng ngắn hơn có thể đồng nghĩa là nguy hiểm nghiêm trọng hơn.
Khi một tiểu hành tinh, hay một phần của nó, lao vào Trái đất, nó được gọi là thiên thạch.