Đây là một câu hỏi rất logic, xuất phát từ những kinh nghiệm hàng ngày của chúng ta về lửa. Trên Trái Đất, từ một ngọn nến nhỏ đến một đám cháy rừng khổng lồ, tất cả đều cần oxy để duy trì. Tuy nhiên, Mặt Trời lại rực cháy giữa không gian chân không. Bí mật nằm ở chỗ, Mặt Trời không "cháy" theo cách chúng ta thường nghĩ.
Câu trả lời ngắn gọn là: Sự "cháy" của Mặt Trời không phải là phản ứng hóa học cần oxy, mà là một lò phản ứng tổng hợp hạt nhân (nuclear fusion) khổng lồ.
Hãy ngừng nghĩ về Mặt Trời như một đống lửa trại, và hãy hình dung nó như một quả bom khinh khí (bom hydro) khổng lồ đang liên tục phát nổ trong hàng tỷ năm.
Sự Khác Biệt Giữa "Cháy" Hóa Học và "Cháy" Hạt Nhân
Để hiểu rõ, chúng ta cần phân biệt hai loại "lửa" hoàn toàn khác nhau:
Ngọn Lửa Trái Đất: Phản Ứng Hóa Học Cần Oxy Hầu hết các đám cháy chúng ta thấy (lửa trại, nến, bếp ga, động cơ xăng) đều là quá trình đốt cháy carbon. Trong phản ứng này, các nguyên tử carbon và hydro từ nhiên liệu (gỗ, xăng, sáp...) sẽ phá vỡ liên kết cũ và kết hợp với các nguyên tử oxy trong không khí. Quá trình này tạo ra các phân tử mới như carbon dioxide (CO2) và nước (H2O), đồng thời giải phóng năng lượng dưới dạng nhiệt và ánh sáng. Điều kiện tiên quyết: Phải có oxy. Khi hết oxy, ngọn lửa hóa học sẽ tắt.
Ngọn Lửa Mặt Trời: Phản Ứng Tổng Hợp Hạt Nhân Trong lõi Mặt Trời, một quá trình hoàn toàn khác đang diễn ra. Phản ứng tổng hợp hạt nhân ép các hạt nhân của các nguyên tử nhẹ lại với nhau để tạo thành một hạt nhân nặng hơn. Ví dụ, hai hạt nhân hydro (proton) bị ép lại để tạo thành một hạt nhân heli. Điều kiện tiên quyết: Áp suất và nhiệt độ cực lớn. Quá trình này hoàn toàn không cần oxy.
Điều Kiện Để "Đốt Cháy" Một Ngôi Sao
Vậy làm thế nào để tạo ra áp suất và nhiệt độ khủng khiếp cần thiết cho phản ứng tổng hợp hạt nhân?
Kẻ Thù Vô Hình - Lực Đẩy Tĩnh Điện: Các hạt nhân nguyên tử đều mang điện tích dương, vì vậy chúng đẩy nhau rất mạnh, giống như việc cố gắng ép hai đầu cùng dấu của nam châm lại với nhau.
Vũ Khí Tối Thượng - Lực Hấp Dẫn: Mặt Trời có khối lượng cực kỳ lớn. Chính khối lượng này tạo ra một lực hấp dẫn khổng lồ, nghiền nát vật chất vào bên trong lõi của nó. Lực hấp dẫn này tạo ra một áp suất và nhiệt độ không thể tưởng tượng nổi (lõi Mặt Trời có nhiệt độ khoảng 16 triệu độ Kelvin và áp suất gấp 250 tỷ lần áp suất khí quyển Trái Đất).
Chiến Thắng Quyết Định - Lực Hạt Nhân Mạnh: Dưới áp suất và nhiệt độ đó, các hạt nhân hydro bị ép lại gần nhau đến mức lực hạt nhân mạnh (một lực cơ bản của tự nhiên, cực mạnh ở khoảng cách rất ngắn) có thể thắng được lực đẩy tĩnh điện. Khi đó, các hạt nhân sẽ "dính" vào nhau, hợp nhất và giải phóng một lượng năng lượng khổng lồ.
Năng lượng này chính là ánh sáng và nhiệt mà chúng ta nhận được, và nó cũng giúp duy trì nhiệt độ của lõi để các phản ứng tiếp tục diễn ra. Mặt Trời nóng đến mức nó phát sáng, giống như một thanh sắt được nung trong lò.
Nhiên Liệu Của Mặt Trời và Vai Trò Của Oxy
Nhiên liệu chính của Mặt Trời là hydro, nguyên tố nhẹ và phổ biến nhất trong vũ trụ. Bởi vì hạt nhân hydro chỉ có một proton, lực đẩy tĩnh điện giữa chúng là yếu nhất, khiến chúng trở thành loại nhiên liệu dễ "đốt cháy" nhất trong lò phản ứng tổng hợp hạt nhân.
Vậy còn oxy thì sao? Một lượng rất nhỏ oxy có tồn tại trong Mặt Trời, nhưng nó không phải là nhiên liệu. Ngược lại, nó là sản phẩm của chính quá trình tổng hợp hạt nhân. Sau hàng tỷ năm, các nguyên tử hydro hợp nhất thành heli, rồi heli lại hợp nhất với nhau tạo ra các nguyên tố nặng hơn như carbon, và cuối cùng là oxy.
Kết luận: Mặt Trời không cần oxy từ không gian vì nó không phải là một ngọn lửa hóa học. Nó là một lò phản ứng tổng hợp hạt nhân vĩ đại, được đốt cháy bởi chính lực hấp dẫn khổng lồ của nó và sử dụng hydro làm nhiên liệu. Quá trình này là một minh chứng hùng vĩ cho các định luật cơ bản của vật lý, mạnh mẽ hơn bất kỳ ngọn lửa nào chúng ta từng biết.
----o00o----
