Jupiter & Shoemaker-Levy 9
A. Jupiter is the largest planet in the solar system. Its diameter is 88,846 miles (more than 140,000 kilometers), more than 11 times that of Earth, and about one-tenth that of the sun. It would take more than 1,000 Earths to fill up the volume of the giant planet. When viewed from Earth, Jupiter appears brighter than most stars. It is usually the second brightest planet—after Venus. Jupiter is composed of a relatively small core of metal (iron and silicates surrounded by hydrogen). In the depths of the planet the hydrogen is so compressed that it is metallic in form; further from the centre where the inner atmosphere is stretched about 20,000 km, the pressure is lower and the hydrogen is in its normal molecular form. The Jovian cloud tops visible from Earth consist primarily of methane and ammonia. There are other elements and compounds lurking in the cloud tops and below which are thought to be responsible for the colors seen in the atmosphere.
Sao Mộc là hành tinh lớn nhất trong Hệ Mặt Trời. Đường kính của nó dài 88.846 dặm (hơn 140.000 km), lớn hơn Trái Đất hơn 11 lần và khoảng bằng một phần mười của Mặt Trời. Cần hơn 1.000 Trái Đất để lấp đầy thể tích của hành tinh khổng lồ này. Nhìn từ Trái Đất, Sao Mộc sáng hơn hầu hết các ngôi sao. Thông thường, nó là hành tinh sáng thứ hai - chỉ sau Sao Kim. Sao Mộc có một lõi tương đối nhỏ bằng kim loại (sắt và silicat, xung quanh là hydro). Ở các tầng sâu của hành tinh, hydro bị nén đến mức chuyển sang dạng kim loại; xa hơn từ tâm nơi bầu khí quyển trong kéo dài khoảng 20.000 km, áp suất thấp hơn, và hydro tồn tại dưới dạng phân tử bình thường. Các đỉnh mây trên Sao Mộc mà chúng ta thấy từ Trái Đất chủ yếu gồm metan và amoniac. Nhiều nguyên tố và hợp chất khác ẩn dưới các lớp mây này được cho là nguyên nhân tạo nên các dải màu trên bề mặt khí quyển.
B. The Origin theory is a mystical problem. In our own solar system inside or around the asteroid belt, there are four rocky planets close to the Sun, each formed in the way described – Mercury, Venus, Earth and Mars. The first stars which formed from primordial hydrogen and helium produced in the Big Bang cannot have had any planets, because there were no heavy elements available from which they could be built. Planetary systems are all second-generation (or later) systems. As the parent cloud of gas and dust from which our Solar System was being formed began to shrink, any rotation it possessed made it spin faster and faster, and as the core of the cloud collapsed to form a star, some of the material from which it was forming was held out from the centre of the cloud by residual spin, and the material settled down into a dusty disc around the young star. Close to a young star, the lightest material in the disc, comprising mainly hydrogen and helium gas, is blown away by the heat of the star and solar radiation. The material left behind is made up of billions of tiny grains of dust that collide and stick together, building up larger lumps. The lumps of matter may be a few millimetres across and are settling into a thinner disc around the star. The process of accretion—lumps growing by sticking together—carries on until the original dust grains have become lumps of rock about one kilometre across, similar to the asteroids that orbit in profusion between Mars and Jupiter today. Once the pieces of rock reach this size, they begin to tug on each other significantly through gravitation, pulling them into swarms that orbit around the star together, bumping into one another from time to time. Gravitation pulls the pieces more and more tightly together, with the largest lumps (which have the strongest gravitational pull) attracting more and more material, growing to become terrestrial planets and their satellites.
Thuyết về nguồn gốc hình thành các hành tinh vẫn còn là một vấn đề đầy bí ẩn. Trong chính Hệ Mặt Trời của chúng ta, ở bên trong hoặc xung quanh vành đai tiểu hành tinh, có bốn hành tinh đá gần Mặt Trời: Sao Thủy, Sao Kim, Trái Đất và Sao Hỏa. Các ngôi sao đầu tiên, hình thành từ hydro và heli nguyên thủy sản sinh sau Vụ Nổ Lớn, chưa thể có hành tinh vì không có nguyên tố nặng để cấu tạo. Hệ hành tinh đều thuộc thế hệ thứ hai (hoặc muộn hơn). Khi khối khí và bụi - tiền thân của Hệ Mặt Trời - bắt đầu co lại, bất kỳ chuyển động quay nào cũng khiến nó xoay nhanh hơn. Khi lõi của đám mây sụp đổ để tạo ra một ngôi sao, một phần vật chất vốn đang hình thành sao bị giữ lại bởi lực quay dư và tạo thành một đĩa bụi xung quanh ngôi sao non trẻ. Gần ngôi sao trẻ, các vật chất nhẹ chủ yếu là hydro và heli bị nhiệt và bức xạ của sao thổi bay. Phần còn lại là hàng tỷ hạt bụi va chạm và dính vào nhau, tạo thành các mảng lớn. Quá trình tích tụ này tiếp tục cho đến khi các hạt ban đầu trở thành các khối đá khoảng một km, tương tự như các tiểu hành tinh chuyển động dày đặc giữa Sao Hỏa và Sao Mộc hiện nay. Khi những khối đá này đủ lớn, chúng bắt đầu hút lẫn nhau qua lực hấp dẫn, kết thành các “bầy” quay quanh ngôi sao và đôi lúc va vào nhau. Lực hấp dẫn kéo chúng ngày càng chặt lại, các khối lớn nhất (có sức hút mạnh nhất) sẽ hút được nhiều vật chất hơn và phát triển thành các hành tinh đất đá và vệ tinh của chúng.
C. Then there is a belt of cosmic rubble (the asteroid belt), a ring representative in many ways of the kind of material from which the inner planets formed. The material in this ring could never settle down to become a planet itself because it is continuously being disturbed by the gravitational influence of Jupiter, the largest planet in the solar system. Beyond the asteroid belt, there are four “gas giant” planets, Jupiter, Saturn, Uranus and Neptune. These are probably typical of planets that form at large distances from their parent star—planets in which the primordial volatile material has been retained, so that even though they may contain a small rocky core, they are mostly made of gas and ices. Beyond the gas giants, at a great distance, comes small, rocky Pluto, an anomaly, and possibly a comet or asteroid, captured and held in a fixed orbit.
Xa hơn, có một vành đai “đá vụn vũ trụ” (vành đai tiểu hành tinh), đại diện cho loại vật chất mà các hành tinh bên trong được hình thành. Vật chất này không thể tụ lại thành một hành tinh vì liên tục bị lực hấp dẫn của Sao Mộc, hành tinh lớn nhất trong Hệ Mặt Trời, làm xáo trộn. Bên ngoài vành đai tiểu hành tinh là bốn “hành tinh khí khổng lồ”: Sao Mộc, Sao Thổ, Sao Thiên Vương, và Sao Hải Vương. Chúng có lẽ là dạng hành tinh phổ biến, hình thành ở khoảng cách lớn từ ngôi sao trung tâm, nơi vật chất dễ bay hơi nguyên thủy vẫn được giữ lại, vì thế dù có lõi đá nhỏ, chúng vẫn chủ yếu cấu tạo từ khí và băng. Xa hơn nữa, ta có Pluto (Sao Diêm Vương), nhỏ và đá, một ngoại lệ và có thể chỉ là một sao chổi hoặc tiểu hành tinh bị bắt giữ vào quỹ đạo cố định.
D. In March 1993, astronomers Eugene Shoemaker, Carolyn Shoemaker, and David H. Levy discovered a comet near Jupiter. The comet was found orbiting planet Jupiter and is believed to have been captured from the Sun around two decades earlier. The comet, later named Shoemaker-Levy 9, probably once orbited the sun independently, but had been pulled by Jupiter’s gravity into an orbit around the planet. When the comet was discovered, it had broken into 21 pieces. The comet probably had broken apart when it passed close to Jupiter.
Vào tháng 3 năm 1993, các nhà thiên văn Eugene Shoemaker, Carolyn Shoemaker và David H. Levy phát hiện một sao chổi gần Sao Mộc. Sao chổi này được tìm thấy trên quỹ đạo Sao Mộc và được cho là đã bị bắt giữ từ quỹ đạo quanh Mặt Trời khoảng hai thập kỷ trước đó. Sao chổi, sau được đặt tên Shoemaker-Levy 9, có lẽ từng quay độc lập quanh Mặt Trời, nhưng đã bị lực hấp dẫn của Sao Mộc kéo vào quỹ đạo quanh hành tinh này. Khi được phát hiện, nó đã vỡ thành 21 mảnh. Sao chổi có lẽ tách rời khi đi sát Sao Mộc.
E. According to David Levy, a half-mile-wide object should hit the Earth on average once every 100,000 years. However, small objects the size of a grain of sand or a piece of gravel hit the Earth each minute. The frequency with which a 100-meter asteroid/comet hits Earth is about once every 100 years. The chances could be higher or lower because these small objects are not easy to see with our telescopes, so their number is not well known. Calculations revealed that the cometary fragments were on course to collide with Jupiter during July 1994, and that each fragment could deliver an energy equivalent to approximately 500,000 million tons of TNT. The prospect of celestial fireworks on such a grand scale immediately captured the attention of astronomers worldwide! Scientists hoped to learn much about the effects of a collision between a planet and a comet. Astronomers at all the major telescopes on Earth turned their instruments toward Jupiter at the predicted collision times. Scientists also observed Jupiter with the powerful Hubble Space Telescope, which is in orbit around Earth; and the remotely controlled space probe Galileo, which was on its way to Jupiter.
Theo David Levy, một vật thể rộng nửa dặm có thể va chạm với Trái Đất trung bình mỗi 100.000 năm một lần. Tuy nhiên, những vật thể nhỏ bằng hạt cát hoặc sỏi lại va vào Trái Đất mỗi phút. Tần suất mà một sao chổi/tảng đá có đường kính 100 mét va vào Trái Đất rơi vào khoảng mỗi 100 năm. Xác suất đó có thể cao hơn hoặc thấp hơn vì những vật thể này quá nhỏ và khó quan sát bằng kính thiên văn, nên số lượng thực chưa rõ. Kết quả tính toán cho thấy các mảnh sao chổi sẽ va chạm vào Sao Mộc tháng 7 năm 1994, và mỗi mảnh có thể tạo ra năng lượng tương đương 500.000 triệu tấn TNT. Viễn cảnh “pháo hoa vũ trụ” hoành tráng này lập tức thu hút giới thiên văn toàn cầu! Các nhà khoa học hy vọng học được nhiều về hiệu ứng va chạm giữa hành tinh và sao chổi. Vì thế, họ đã hướng mọi kính thiên văn lớn trên Trái Đất về Sao Mộc tại thời điểm dự đoán xảy ra va chạm. Họ cũng quan sát Sao Mộc bằng Kính viễn vọng Không gian Hubble, đang quay quanh Trái Đất, và tàu thăm dò Galileo đang trên đường tới Sao Mộc.
F. The fragments fell on the back side of Jupiter as viewed from Earth and the Hubble Space Telescope. But the rotation of Jupiter carried the impact sites around to the visible side after less than half an hour. Scientists estimate that the largest fragments were about 0.3 to 2.5 miles (0.5 to 4 kilometers) in diameter. The impacts were directly observable from Galileo, which was within about 150 million miles (240 million kilometers) from Jupiter. However, damage to certain of the probe’s instruments limited its ability to record and send data. The impacts caused large explosions, probably due to the compression, heating, and rapid expansion of atmospheric gases. The explosions scattered comet debris over large areas, some with diameters larger than that of Earth. The debris gradually spread into a dark haze of fine material that remained suspended for several months in Jupiter’s upper atmosphere. If a similar comet ever collided with Earth, it might produce a haze that would cool the atmosphere and darken the planet by absorbing sunlight. If the haze lasted long enough, much of Earth’s plant life could die, along with the people and animals that depend on plants.
Các mảnh vỡ lao vào mặt khuất của Sao Mộc nếu nhìn từ Trái Đất và kính Hubble. Nhưng chỉ chưa đầy nửa giờ sau, vòng quay của Sao Mộc đã đưa những vùng chịu tác động sang phía quan sát được. Các nhà khoa học ước tính mảnh vỡ lớn nhất rộng khoảng 0,5 đến 4 km. Tàu Galileo, ở khoảng cách 240 triệu km, quan sát được trực tiếp vụ va chạm, tuy nhiên một số thiết bị đã bị hỏng hạn chế khả năng ghi lại và gửi dữ liệu. Vụ va chạm gây ra những vụ nổ lớn, có lẽ do quá trình nén, đốt nóng và giãn nở nhanh của các khí quyển. Các vụ nổ làm bắn tung mảnh vụn sao chổi trên diện rộng, một số khu vực lan rộng hơn đường kính Trái Đất. Những mảnh vỡ này dần hình thành một lớp bụi mờ tối lơ lửng trong tầng khí quyển trên của Sao Mộc suốt vài tháng. Nếu một sao chổi tương tự va vào Trái Đất, rất có thể nó sẽ tạo ra lớp bụi làm mát và làm tối bầu khí quyển bằng cách hấp thụ ánh sáng Mặt Trời. Nếu lớp bụi này tồn tại đủ lâu, hầu hết thực vật trên Trái Đất sẽ chết, kéo theo con người và động vật sống phụ thuộc vào chuỗi thức ăn đó.
G. The smaller cometary fragments plunged into Jupiter rapidly disintegrated and left little trace; three of the smallest fragments, namely T, U and V, left no discernible traces whatsoever. However, many of the cometary fragments were sufficiently large to produce a spectacular display. Each large fragment punched through the cloud tops, heated the surrounding gases to some 20,000 K on the way, and caused a massive plume or fireball up to 2,000 km in diameter to rise above the cloud tops. Some days after collision, the impact sites began to evolve and fade as they became subject to the dynamics of Jupiter’s atmosphere. No-one knows how long they will remain visible from Earth, but it is thought that the larger scars may persist for a year or more. The interest of professional astronomers in Jupiter is now waning and valuable work can therefore be performed by amateurs in tracking the evolution of the collision scars. The scars are easily visible in a modest telescope, and a large reflector will show them in some detail. There is scope for valuable observing work from now until Jupiter reaches conjunction with the Sun in November 2004.
Những mảnh sao chổi nhỏ hơn nhanh chóng tan rã trong Sao Mộc và hầu như không để lại dấu vết; ba mảnh nhỏ nhất, T, U và V, hầu như biến mất hoàn toàn. Nhiều mảnh lớn đủ tạo nên cảnh tượng ngoạn mục. Mỗi mảnh lớn xuyên qua những tầng mây bên trên, đốt nóng khí xung quanh lên đến khoảng 20.000 K, và tạo thành một luồng khí nóng hay “quả cầu lửa” lên đến 2.000 km vươn khỏi đỉnh mây. Vài ngày sau va chạm, các vị trí này bắt đầu biến đổi và mờ dần do tác động của chuyển động khí quyển Sao Mộc. Không ai biết chính xác dấu tích sẽ tồn tại bao lâu, nhưng có lẽ các vết lớn sẽ còn trong một năm hoặc hơn. Sự quan tâm của các nhà thiên văn chuyên nghiệp vào Sao Mộc giờ dần giảm, do vậy các nhà quan sát nghiệp dư có thể đóng góp bằng cách theo dõi sự biến đổi của các vết va chạm. Chúng có thể được thấy qua kính thiên văn cỡ vừa, và một kính phản xạ lớn sẽ cho chi tiết hơn. Đây là cơ hội quan sát giá trị cho đến khi Sao Mộc đi tới điểm giao hội với Mặt Trời vào tháng 11 năm 2004.