Ảnh chụp cảnh hoàng hôn với những ngọn núi băng giá gồ ghề và đồng bằng bằng phẳng kéo dài đến đường chân trời của Sao Diêm Vương bởi tàu vũ trụ New Horizons của NASA vào năm 2015 (Ảnh: © NASA/JHUAPL/SwRI)

Bài viết của tác giả Christopher Palma, phó trưởng khoa cho sinh viên đại học, giáo sư giảng dạy Thiên văn học & Vật lý thiên văn, Đại học bang Pennsylvania, được đăng chính thức trên trang Conversation. Ấn phẩm đã đóng góp bài viết cho chuyên mục Tiếng nói chuyên gia của Space.com: Op-Ed & Insights.

Là một nhà thiên văn học, câu hỏi mà tôi được nghe nhiều nhất là: Tại sao Sao Diêm Vương không còn được xem là một hành tinh? Hơn 10 năm trước, các nhà thiên văn học nổi tiếng đã bầu chọn để thay đổi sự phân loại của Sao Diêm Vương, nhưng câu hỏi đó vẫn cứ xuất hiện.

Khi được hỏi liệu tôi có nghĩ Sao Diêm Vương là một hành tinh không, câu trả lời của tôi là không. Ngữ nghĩa nguyên gốc của từ “hành tinh” (planet) bắt nguồn từ một cụm từ Hy Lạp có nghĩa là “những ngôi sao lang thang” (wandering stars). Vào thời cổ đại, trước khi kính thiên văn ra đời, nhà toán học và thiên văn học Claudius Ptolemy đã gọi các vì sao là “sao cố định”, để phân biệt chúng với “7 kẻ lang thang” di chuyển một cách rất riêng biệt trên bầu trời. Bảy vật thể đó chính là Mặt Trời, Mặt Trăng, Sao Thủy, Sao Kim, Sao Hỏa, Sao Mộc và Sao Thổ.

Khi mọi người bắt đầu sử dụng từ “hành tinh”, họ ám chỉ bảy vật thể trên. Trái Đất lúc bấy giờ không được gọi chính thức là một hành tinh - nhưng Mặt Trời và Mặt Trăng thì có.

Ngày nay chúng ta dùng từ hành tinh để đề cập đến nhiều vật thể hơn ngoài bảy nguyên bản, nên cũng không có gì bất ngờ khi ta tranh luận về một vài đối tượng trong số chúng. 

Mặc dù tôi từng được đào tạo như một nhà thiên văn học và đã nghiên cứu những vật thể ở xa hơn như sao và các thiên hà, tôi vẫn hứng thú với các vật thể trong Hệ Mặt Trời của chúng ta, bởi vì tôi dạy một số lớp về khoa học hành tinh.

Tiểu hành tinh, các hành tinh bị hạ cấp đầu tiên

Từ “hành tinh” được sử dụng để miêu tả Sao Thiên Vương và Sao Hải Vương, được phát hiện lần lượt vào năm 1781 và 1846, bởi vì cả hai đều di chuyển giống với cách mà  “7 vật thể lang thang” còn lại di chuyển. Giống như Sao Mộc và Sao Thổ, nếu bạn nhìn qua kính thiên văn, chúng xuất hiện với kích thước lớn hơn các ngôi sao, nên chúng ta nhận định rằng chúng giống hành tinh hơn là ngôi sao.

Không lâu sau khi tìm ra Sao Thiên Vương. Các nhà thiên văn đã phát hiện thêm các “vật thể lang thang” khác, chúng được đặt tên là Ceres, Pallas, Juno và Vesta. Vào thời điểm đó, cả bốn vật thể này cũng được gọi là các hành tinh. Nhìn qua kính thiên văn chúng chỉ giống như các điểm sáng và không có đĩa hành tinh. Với một chiếc kính thiên văn nhỏ, thậm chí Sao Hải Vương xa xôi còn xuất hiện mờ nhạt hơn cả một ngôi sao. Trong khi đó bốn vật thể này ban đầu được gọi là các hành tinh, nên các nhà thiên văn học nghĩ rằng cần có một cái tên khác vì chúng trông giống ngôi sao hơn là giống hành tinh.

William Herschel (người đã khám phá ra Sao Thiên Vương) thường được cho là người đã đặt tên cho chúng là “tiểu hành tinh” (asteroids, có nghĩa là “giống như ngôi sao”), nhưng gần đây, Clifford Cunningham tuyên bố rằng người đã đặt cái tên này là Charles Burney Jr., một học giả nổi tiếng người Hy Lạp.

Ngày nay, giống như từ “hành tinh”, cách chúng ta sử dụng từ “tiểu hành tinh” đã khác đi rất nhiều. Hiện giờ, tiểu hành tinh được sử dụng để chỉ các vật thể có thành phần đá, thường được tìm thấy ở giữa Sao Hỏa và Sao Mộc, hầu hết chúng không có hình dạng cố định, nhỏ hơn các hành tinh nhưng lớn hơn các thiên thạch. Nhiều người cho rằng, có một định nghĩa đúng về tiểu hành tinh, nhưng sự thật là không có, giống như chưa từng có với từ “hành tinh”.

Vào những năm 1800, các tiểu hành tinh lớn đã được gọi là hành tinh. Học sinh thời đó được học là các hành tinh bao gồm Sao Thủy, Sao Kim, Trái Đất, Sao Hỏa, Ceres, Vesta, Pallas, Juno, Sao Mộc, Sao Thổ, Sao Thiên Vương và Sao Hải Vương. Ngày nay, có nhiều sách viết rằng tiểu hành tinh thì khác với các hành tinh, nhưng các nhà thiên văn học vẫn tranh luận với nhau về thuật ngữ “tiểu hành tinh”, ban đầu được dùng để chỉ một loại hành tinh nhỏ, chứ không phải là một loại vật thể khác hoàn toàn.

Các mặt trăng khác với các hành tinh như thế nào?

Ngày nay, các nhà khoa học xem xét tính chất của các thiên thể để kết luận xem nó có phải là một hành tinh hay không. Ví dụ như, bạn có thể nghĩ hình dạng là một yếu tố quan trọng; các hành tinh chủ yếu có hình cầu, trong khi các tiểu hành tinh thường có hình dạng lồi lõm và không đều. Ngay khi các nhà thiên văn cố gắng để đưa ra một định nghĩa chính xác, chúng ta gặp phải một vấn đề khác. Nếu ta sử dụng độ tròn như sự phân biệt quan trọng giữa các vật thể, chúng ta nên gọi mặt trăng là gì? Liệu mặt trăng có được gọi là hành tinh nếu chúng hình cầu, hoặc tiểu hành tinh nếu chúng không phải hình cầu hay không? Hay là chúng hoàn toàn khác với các hành tinh và tiểu hành tinh?

Tôi sẽ tranh luận rằng chúng ta nên nhìn lại từ "mặt trăng" một lần nữa, mặt trăng dùng để chỉ các vật thể quay quanh các hành tinh.

Khi các nhà thiên văn học nói về Mặt Trăng của Trái Đất, chúng ta viết hoa chữ "Mặt Trăng" để chỉ rằng đó là một tên riêng. Đó là, mặt trăng của Trái Đất có tên là Mặt Trăng.

Trong phần lớn lịch sử nhân loại, chỉ có duy nhất một mặt trăng được biết đến, nên không có một từ nào đề cập đến một thiên thể xoay quanh một thiên thể khác. Điều đó đã thay đổi khi Galileo phát hiện ra 4 vật thể xoay quanh Sao Mộc. Hiện tại chúng được gọi tên là Io, Europa, Ganymede và Callisto, các mặt trăng của Sao Mộc.

Điều đó làm mọi người nghĩ đến định nghĩa mặt trăng là vệ tinh tự nhiên của một vật thể khác, nên chúng tôi đã gọi một số lượng lớn các vật thể xoay quanh sao Hỏa, sao Mộc, Sao Thổ, Sao Hải vương, Sao Thiên Vương, Pluto, Eris, Makemake, Ida và rất nhiều mặt trăng của các tiểu hành tinh khác. Khi nhìn vào sự đa dạng của các mặt trăng bạn sẽ thấy rằng, một số thì lớn hơn cả Sao Thủy như là Ganymede và Titan. Một số khác có kích thước tương tự với vật thể mà chúng xoay quanh. Số còn lại thì có kích thước nhỏ, hình dạng bất thường hoặc có quỹ đạo kỳ lạ.

Vậy nên, không phải mặt trăng nào cũng giống mặt trăng của Trái Đất. Nếu chúng ta cố gắng sửa lại định nghĩa mặt trăng và chúng khác với hành tinh và tiểu hành tinh như thế nào, chúng ta sẽ phải xem xét lại việc phân loại một số vật thể này. Bạn có thể lập luận rằng, Titan có nhiều đặc điểm chung với các hành tinh hơn là Sao Diêm Vương chẳng hạn. Bạn cũng có thể lập luận rằng mỗi hạt đơn lẻ trong các vành đai của Sao Thổ là một mặt trăng độc lập, có nghĩa là Sao Thổ có hàng tỷ tỷ mặt trăng.

Chân dung gia đình các mặt trăng của Sao Diêm Vương, hình ảnh cho thấy một phần mặt trăng lớn nhất là Charon và bốn mặt trăng nhỏ còn lại.
(Ảnh: NASA/JHUAPL/SwRI)

Các hành tinh quay quanh các ngôi sao khác

Thử thách đặt tên gần đây nhất mà các nhà thiên văn học phải đối mặt là khi họ phát hiện ra các hành tinh bên ngoài Hệ Mặt Trời của chúng ta, xoay quanh các ngôi sao xa xôi. Chúng được gọi là những hành tinh ngoài Hệ Mặt Trời hay ngoại hành tinh.

Hiện tại, các nhà thiên văn đang tìm kiếm các ngoại mặt trăng (exomoons) xoay quanh các ngoại hành tinh. Các ngoại hành tinh đã được phát hiện có những đặc điểm không giống với các hành tinh trong Hệ Mặt Trời của chúng ta, vậy nên các nhà thiên văn học đã bắt đầu xếp chúng vào các nhóm như là “Sao Mộc nóng”, “Sao Mộc ấm”, siêu Trái đất và Sao Hải Vương nhỏ. 

Những ý tưởng về cách hành tinh hình thành cũng gợi ý rằng, có thể có những hành tinh bị văng ra khỏi quỹ đạo ngôi sao mẹ của chúng và trở thành những hành tinh vô gia cư trôi nổi tự do, không quay quanh bất kỳ ngôi sao nào. 

Khi tôi giảng dạy, tôi kết thúc cuộc tranh luận này bằng một lời đề nghị. Thay vì tranh cãi về hành tinh, mặt trăng, tiểu hành tinh và ngoại hành tinh, tôi nghĩ chúng ta nên làm như cách mà Herschel và Burney đã làm, đặt ra một cái tên mới. Hiện tại, tôi sử dụng từ “thế giới” trong lớp của tôi, nhưng tôi không đưa ra một định nghĩa rõ ràng về những gì tạo nên một thế giới và những gì không. Thay vào đó, tôi nói với sinh viên của mình rằng tất cả những đối tượng này đều đáng được quan tâm và nghiên cứu.

Kepler-90 có cấu trúc tương tự như hệ mặt trời của chúng ta, với các hành tinh nhỏ quay gần ngôi sao mẹ và các hành tinh lớn được tìm thấy ở xa hơn
(Ảnh: NASA/Ames Research Center/Wendy Stenzel)

Mặt Trời đã từng là một hành tinh

Rất nhiều người nghĩ rằng các nhà khoa học đã sai khi thay đổi phân loại của Sao Diêm Vương. Theo tôi nhận thấy, Sao Diêm Vương từng được gọi là hành tinh chẳng qua chỉ vì một tai nạn; khi đó các nhà thiên văn đang tìm kiếm các hành tinh xa hơn Sao Hải Vương, và khi họ phát hiện Sao Diêm Vương ngay lập tức nó được gọi là hành tinh, mặc dù với các đặc điểm quan sát được lẽ ra họ nên gọi nó là tiểu hành tinh.

Khi chúng ta hiểu biết về vật thể này nhiều hơn, tôi cảm thấy các bằng chứng hiện tại khiến cho tôi gọi Sao Diêm Vương là một thứ gì đó bên cạnh các hành tinh. Có một số nhà khoa học khác không đồng ý, cảm thấy Sao Diêm Vương vẫn nên xếp vào nhóm hành tinh.

Nhưng hãy nhớ rằng: Người Hy Lạp đã từng gọi Mặt Trời là một hành tinh do cách nó di chuyển trên bầu trời. Ngày nay chúng ta biết rằng các thuộc tính của Mặt Trời cho thấy nó thuộc một loại thiên thể khác, Mặt Trời là một ngôi sao chứ không phải một hành tinh. Nếu chúng ta đã ngừng gọi Mặt Trời là một hành tinh tại sao chúng ta không thể làm điều tương tự với Sao Diêm Vương?

Tham khảo

 

Author: Tô Nhi
Sinh viên ngành Vũ trụ và Ứng dụng, trường Đại học Khoa học và Công nghệ Hà Nội.