The dust bunnies that built our planet - Lorin Swint Matthews

Translator: nghi lam Reviewer: Ngoc Nguyen

Consider the spot where you’re sitting.

Cùng xem xét vị trí bạn đang ngồi,

Travel backwards in time

du hành ngược thời gian,

and it might’ve been submerged at the bottom of a shallow sea,

nó có thể đang bị nhấn chìm dưới đáy biển cạn,

buried under miles of rock,

chôn vùi dưới vài dặm đá,

or floating through a molten, infernal landscape.

hoặc trôi nổi trong dòng dung nham nóng chảy.

But go back far enough—

Nhưng nếu quay lại đủ lâu—

about 4.6 billion years,

khoảng 4,6 tỷ năm về trước,

and you’d be in the middle of an enormous cloud of dust and gas

bạn sẽ hòa vào đám mây bụi khí khổng lồ

orbiting a newborn star.

đang quay quanh một ngôi sao mới.

This is the setting for some of the biggest, smallest mysteries of physics:

Đây là môi trường hình thành bí ẩn lớn nhất cũng như nhỏ nhất của vật lý học:

the mysteries of cosmic dust bunnies.

bí ẩn bụi vũ trụ.

Seemingly empty regions of space between stars

Khoảng không tưởng chừng trống trải giữa các vì sao

actually contain clouds of gas and dust,

thực chất chứa những đám bụi khí,

usually blown there by supernovas.

thường do siêu tân tinh thổi tới.

When a dense cloud reaches a certain threshold called the Jeans mass,

Khi mật độ mây đạt đến ngưỡng gọi là khối lượng Jeans,

it collapses in on itself.

nó sẽ tự sụp đổ.

The shrinking cloud rotates faster and faster, and heats up,

Đám mây bị nén quay càng lúc càng nhanh và nóng lên,

eventually becoming hot enough to burn hydrogen in its core.

cuối cùng, đủ nóng để đốt cháy hydro trong lõi.

At this point a star is born.

Đây là lúc một ngôi sao mới được hình thành.

As fusion begins in the new star,

Phản ứng nhiệt hạch xảy ra trong sao,

it sends out jets of gas that blow off the top and bottom of the cloud,

đẩy luồng khí thoát ra tại đầu và đáy đám mây,

leaving behind an orbiting ring of gas and dust called a protoplanetary disk.

để lại một vòng khí bụi gọi là đĩa tiền hành tinh.

This is a surprisingly windy place;

Đó là một nơi đầy gió;

eddies of gas carry particles apart, and send them smashing into each other.

các xoáy khí kéo các hạt ra xa hoặc đẩy chúng lại gần, gây va chạm.

The dust consists of tiny metal fragments, bits of rock, and, further out, ices.

Đám bụi chứa vụn kim loại, một ít đá, và còn có cả băng nữa.

We’ve observed thousands of these disks in the sky,

Ta đã quan sát được hàng nghìn đĩa như thế này

ngoài không gian, tại các giai đoạn phát triển khác nhau,

at various stages of development

as dust clumps together into larger and larger masses.

khi bụi tụ lại thành các khối lớn và nặng.

Dust grains 100 times smaller than the width of a human hair stick to each other

Các hạt bụi bé hơn 100 lần bề dày sợi tóc

kết dính với nhau nhờ lực Van der Waals,

through what’s called the van der Waals force.

That’s where a cloud of electrons shifts to one side of a molecule,

khi một đám mây electron di chuyển về một đầu của phân tử,

creating a negative charge on one end, and a positive charge on the other.

tạo thành cực âm và cực dương ở hai đầu.

Opposites attract, but van der Waals can only hold tiny things together.

các đầu trái dấu sẽ hút nhau.

Nhưng lực van der Waals chỉ có thể liên kết các vật cực bé.

And there’s a problem: once dust clusters grow to a certain size,

Và có một vấn đề là:

khi bụi khí phát triển đến một mức nhất định,

the windy atmosphere of a disk should constantly break them up

gió bao quanh đĩa sẽ thổi tung các đám mây bụi

cũng như khiến chúng va vào nhau.

as they crash into each other.

The question of how they continue to grow is the first mystery of dust bunnies.

Câu hỏi về cách chúng có thể tiếp tục phát triển

là bí ẩn đầu tiên của bụi vũ trụ.

Có một lý thuyết dùng hiện tượng tĩnh điện để trả lời câu hỏi này.

One theory looks to electrostatic charge to answer this.

Energetic gamma rays, x-rays, and UV photons

Những tia mang năng lượng gamma, tia X, và UV

knock electrons off of gas atoms within the disk,

đẩy electron ra khỏi các nguyên tử khí trong đĩa,

creating positive ions and negative electrons.

tạo thành ion dương và electron âm.

Electrons run into and stick to dust,

Các electron va vào bụi và dính lại,

making it negatively charged.

khiến đám bụi mang điện tích âm.

Now, when the wind pushes clusters together,

Khi gió đẩy các đám bụi lại với nhau,

like repels like and slows them down as they collide.

những đám bụi cùng dấu đẩy nhau và chậm quá trình va chạm.

With gentle collisions they won’t fragment,

Va chạm nhẹ sẽ không làm chúng vỡ,

but if the repulsion is too strong, they’ll never grow.

nhưng nếu lực đẩy quá mạnh, bụi khí sẽ không bao giờ phát triển được.

One theory suggests that high energy particles

Một lý thuyết khác cho rằng hạt mang năng lượng cao

can knock more electrons off of some dust clumps,

có thể đấy nhiều electron ra khỏi đám bụi khí,

leaving them positively charged.

khiến chúng mang điện tích dương.

Opposites again attract, and clusters grow rapidly.

Khác dấu thì hút nhau nên các đám bụi phát triển nhanh.

But before long we reach another set of mysteries.

Nhưng, chẳng bao lâu, ta lại tìm ra một loạt các bí ẩn khác.

We know from evidence found in meteorites

Ta biết được từ bằng chứng tìm thấy trong thiên thạch

that these fluffy dust bunnies eventually get heated, melted

rằng các đám bụi bồng bềnh này cuối cùng nóng lên, tan chảy

and then cooled into solid pellets called chondrules.

và nguội dần rồi biến thành các hạt rắn gọi là chrondule.

And we have no idea how or why that happens.

Và ta không biết làm cách nào hoặc tại sao điều đó lại xảy ra.

Furthermore, once those pellets do form, how do they stick together?

Hơn nữa, khi hình thành, các hạt chrondule làm thế nào để kết dính?

The electrostatic forces from before are too weak,

Lực tĩnh điện ta nhắc đến bên trên quá yếu,

and small rocks can’t be held together by gravity either.

lực hấp dẫn cũng không thể giữ chrondule lại với nhau.

Gravity increases proportionally to the mass of the objects involved.

Lực hấp dẫn tỷ lệ thuận với khối lượng vật thể.

Đó là lí do vì sao bạn có thể dễ dàng thoát khỏi

That’s why you could effortlessly escape an asteroid the size of a small mountain

lực hấp dẫn của tiểu hành tinh to bằng một quả núi nhỏ

using just the force generated by your legs.

chỉ bằng sức mạnh của đôi chân.

So if not gravity, then what?

Nếu không phải lực hấp dẫn thì là do cái gì?

Perhaps it’s dust.

Có thể là do bụi vũ trụ.

A fluffy dust rim collected around the outside of the pellets

Vành bụi bồng bềnh quanh chrondule có thể có chức năng như băng gai dính.

could act like Velcro.

There’s evidence for this in meteors,

Bằng chứng cho thấy điều này nằm trong các thiên thạch,

where we find many chondrules surrounded by a thin rim of very fine material–

ta thấy một vành vật chất mỏng bao quanh chrondule

possibly condensed dust.

có thể là bụi tích tụ lại.

Eventually the chondrule pellets get cemented together inside larger rocks,

Sau cùng, hạt chrondule kết dính với nhau trong các tảng đá lớn

which at about 1 kilometer across

rộng khoảng một ki-lô-mét

are finally large enough to hold themselves together through gravity.

cuối cùng cũng đủ lớn để kết dính với nhau bằng lực hấp dẫn.

They continue to collide and grow into larger and larger bodies,

Chúng tiếp tục va chạm nhau và phát triển thành những vật thể lớn hơn,

including the planets we know today.

như các hành tinh mà ta biết ngày nay.

Ultimately, the seeds of everything familiar–

Cuối cùng, chúng là cơ sở hình thành mọi vật thể quen thuộc bên ta–

the size of our planet, its position within the solar system,

kích thước Trái Đất, vị trí của nó trong hệ mặt trời

and its elemental composition–

và các hợp chất cấu thành–

were determined by an uncountably large series of random collisions.

do hàng loạt các va chạm ngẫu nhiên quyết định.

Change the dust cloud just a bit,

Và có lẽ, chỉ một chút thay đổi trong đám mây bụi,

and perhaps the conditions wouldn’t have been right

các điều kiện sẽ còn không thích hợp

for the formation of life on our planet.

cho việc hình thành sự sống trên Trái Đất.