Cùng xem xét vị trí bạn đang ngồi,
du hành ngược thời gian,
nó có thể đang bị nhấn chìm dưới đáy biển cạn,
chôn vùi dưới vài dặm đá,
hoặc trôi nổi trong dòng dung nham nóng chảy.
Nhưng nếu quay lại đủ lâu—
khoảng 4,6 tỷ năm về trước,
bạn sẽ hòa vào đám mây bụi khí khổng lồ
đang quay quanh một ngôi sao mới.
Đây là môi trường hình thành bí ẩn lớn nhất cũng như nhỏ nhất của vật lý học:
bí ẩn bụi vũ trụ.
Khoảng không tưởng chừng trống trải giữa các vì sao
thực chất chứa những đám bụi khí,
thường do siêu tân tinh thổi tới.
Khi mật độ mây đạt đến ngưỡng gọi là khối lượng Jeans,
nó sẽ tự sụp đổ.
Đám mây bị nén quay càng lúc càng nhanh và nóng lên,
cuối cùng, đủ nóng để đốt cháy hydro trong lõi.
Đây là lúc một ngôi sao mới được hình thành.
Phản ứng nhiệt hạch xảy ra trong sao,
đẩy luồng khí thoát ra tại đầu và đáy đám mây,
để lại một vòng khí bụi gọi là đĩa tiền hành tinh.
Đó là một nơi đầy gió;
các xoáy khí kéo các hạt ra xa hoặc đẩy chúng lại gần, gây va chạm.
Đám bụi chứa vụn kim loại, một ít đá, và còn có cả băng nữa.
Ta đã quan sát được hàng nghìn đĩa như thế này
ngoài không gian, tại các giai đoạn phát triển khác nhau,
khi bụi tụ lại thành các khối lớn và nặng.
Các hạt bụi bé hơn 100 lần bề dày sợi tóc
kết dính với nhau nhờ lực Van der Waals,
khi một đám mây electron di chuyển về một đầu của phân tử,
tạo thành cực âm và cực dương ở hai đầu.
các đầu trái dấu sẽ hút nhau.
Nhưng lực van der Waals chỉ có thể liên kết các vật cực bé.
Và có một vấn đề là:
khi bụi khí phát triển đến một mức nhất định,
gió bao quanh đĩa sẽ thổi tung các đám mây bụi
cũng như khiến chúng va vào nhau.
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.
Những tia mang năng lượng gamma, tia X, và UV
đẩy electron ra khỏi các nguyên tử khí trong đĩa,
tạo thành ion dương và electron âm.
Các electron va vào bụi và dính lại,
khiến đám bụi mang điện tích âm.
Khi gió đẩy các đám bụi lại với nhau,
những đám bụi cùng dấu đẩy nhau và chậm quá trình va chạm.
Va chạm nhẹ sẽ không làm chúng vỡ,
nhưng nếu lực đẩy quá mạnh, bụi khí sẽ không bao giờ phát triển được.
Một lý thuyết khác cho rằng hạt mang năng lượng cao
có thể đấy nhiều electron ra khỏi đám bụi khí,
khiến chúng mang điện tích dương.
Khác dấu thì hút nhau nên các đám bụi phát triển nhanh.
Nhưng, chẳng bao lâu, ta lại tìm ra một loạt các bí ẩn khác.
Ta biết được từ bằng chứng tìm thấy trong thiên thạch
rằng các đám bụi bồng bềnh này cuối cùng nóng lên, tan chảy
và nguội dần rồi biến thành các hạt rắn gọi là chrondule.
Và ta không biết làm cách nào hoặc tại sao điều đó lại xảy ra.
Hơn nữa, khi hình thành, các hạt chrondule làm thế nào để kết dính?
Lực tĩnh điện ta nhắc đến bên trên quá yếu,
lực hấp dẫn cũng không thể giữ chrondule lại với nhau.
Lực hấp dẫn tỷ lệ thuận với khối lượng vật thể.
Đó là lí do vì sao bạn có thể dễ dàng thoát khỏi
lực hấp dẫn của tiểu hành tinh to bằng một quả núi nhỏ
chỉ bằng sức mạnh của đôi chân.
Nếu không phải lực hấp dẫn thì là do cái gì?
Có thể là do bụi vũ trụ.
Vành bụi bồng bềnh quanh chrondule có thể có chức năng như băng gai dính.
Bằng chứng cho thấy điều này nằm trong các thiên thạch,
ta thấy một vành vật chất mỏng bao quanh chrondule
có thể là bụi tích tụ lại.
Sau cùng, hạt chrondule kết dính với nhau trong các tảng đá lớn
rộng khoảng một ki-lô-mét
cuối cùng cũng đủ lớn để kết dính với nhau bằng lực hấp dẫn.
Chúng tiếp tục va chạm nhau và phát triển thành những vật thể lớn hơn,
như các hành tinh mà ta biết ngày nay.
Cuối cùng, chúng là cơ sở hình thành mọi vật thể quen thuộc bên ta–
kích thước Trái Đất, vị trí của nó trong hệ mặt trời
và các hợp chất cấu thành–
do hàng loạt các va chạm ngẫu nhiên quyết định.
Và có lẽ, chỉ một chút thay đổi trong đám mây bụi,
các điều kiện sẽ còn không thích hợp
cho việc hình thành sự sống trên Trái Đất.