Các vành tuyệt đẹp của Sao Thổ có tuổi ... rất trẻ

Bryan | 21/05/2023, 02:31
Theo dõi Giáo dục Thủ đô trên

Các vành của Sao Thổ là một trong những kỳ quan của Hệ Mặt Trời. Nghiên cứu mới đây của các nhà thiên văn cho thấy có vẻ như chúng tồn tại chưa hề lâu và có lẽ thời gian còn lại cho chúng cũng đang hết dần.

Nghiên cứu mới gợi ý rằng các vành của Sao Thổ mới ra đời cách đây khoảng 400 tới 100 triệu năm - một khoảng thời gian có thể là rất dài đối với chúng ta, nhưng chỉ là một phần nhỏ so với tuổi của chính Hệ Mặt Trời. Điều đó có nghĩa là chúng ta may mắn khi sống ở đúng giai đoạn mà hành tinh khổng lồ này đang có quanh mình những vành tuyệt đẹp. Nghiên cứu cũng chỉ ra rằng những vành này sẽ biến mất sau chỉ khoảng 100 triệu năm nữa.

Các vành của Sao Thổ được quan sát lần đầu tiên vào năm 1610 bởi Galileo Galilei - mà ban đầu với chiếc kính có độ phân giải rất hạn chế của mình, ông đã cho rằng đó là "hai hành tinh" có vị trí ở hai bên của Sao Thổ theo góc nhìn từ Trái Đất.

Năm 1659, nhà thiên văn người Hà Lan là Christiaan Huygens cho xuất bản Systema Saturnium (tức là "hệ Sao Thổ"), trong đó ông đã lần đầu tiên mô tả đây là một hệ vành mỏng và phẳng, không hề chạm vào hành tinh. Ông cũng cho thấy sự biến đổi hình dạng của vành khi nhìn từ Trái Đất bởi cả hai hành tinh đều chuyển động quanh Mặt Trời, cũng như vì thế mà đôi khi các vành dường như biến mất.

Các vành này có thể dễ dàng được nhìn thấy bởi bất cứ ai có một chiếc ống nhòm hoặc kính thiên văn nhỏ. Với việc có màu trắng sáng tương phản với màu vàng của chính Sao Thổ, hệ vành này trên thực tế được tạo thành bởi hàng tỷ hạt băng, phát sáng nhờ tán xạ ánh sáng Mặt Trời.

Xen giữa những mảnh băng này là những hạt bụi tối hơn. Trong thiên văn học, "bụi" thường dùng để chỉ những hạt đá, kim loại hoặc vật liệu giàu carbon có màu tối hơn đang kể so với băng. Chúng còn được gọi bằng tên khác là các vi thiên thạch. Những hạt như vậy tràn ngập trong Hệ Mặt Trời. Đôi khi, bạn có thể thấy chúng lao vào khí quyển của Trái Đất dưới dạng những sao băng.

Trường hấp dẫn của các hành tinh có xu hướng kéo cho những hạt bụi trong không gian này rơi về phía chúng. Theo thời gian, khối lượng của các hành tinh tăng lên và thành phần hóa học của chúng cũng có biến đổi do lượng bụi này. Sao Thổ là một hành tinh khí khổng lồ với bán kính khoảng 60.000 km, tức là gấp 9,5 lần Trái Đất. Điều đó có nghĩa là nó có một cái giếng hấp dẫn rất lớn để kéo bụi về phía mình.

Ra đời từ va chạm

Các vành của Sao Thổ trải rộng bắt đầu từ nơi cách những đám mây trên cùng của hành tinh 2.000 km cho tới khoảng cách 80.000 km, một diện tích cực kỳ lớn. Khi bụi rơi vào các vành, chúng có thể tương tác với những hạt băng và nằm lại, khiến cho vành tối đi theo thời gian và khối lượng thì tăng lên.

Tàu không gian Cassini-Huygens được phóng năm 1997 đã tới quỹ đạo của Sao Thổ vào năm 2004 và làm việc liên tục tại đó cho tới tận khi kết thúc nhiệm vụ vào năm 2017. Một trong những công cụ khoa học quan trọng mà nó mang theo là bộ phân tích bụi vũ trụ (viết tắt là CDA).

Sử dụng dữ liệu từ CDA, các nhà nghiên cứu so sánh chúng với lượng bụi trong vùng không gian bao quanh Sao Thổ để xác định khoảng thời gian mà bụi đã bắt đầu bám vào các vành. Qua đó họ nhận thấy các vành này mới chỉ tồn tại cách đây tối đa là 400 triệu năm, và thậm chí có thể mới 100 triệu năm trước. Khoảng thời gian này có vẻ dài, nhưng thực tế là nó chưa được một phần mười tuổi của Hệ Mặt Trời. Điều đó có nghĩa là các vành không hình thành cùng lúc với Sao Thổ và các hành tinh khác. Hay nói cách khác, tới 90% thời gian sống đã qua của Sao Thổ là khi nó không hề có vành bao quanh.

Vậy các vành này ra đời như thế nào?

Theo các nhà khoa học, đã có một va chạm lớn diễn ra giữa các vệ tinh của Sao Thổ, khiến một lượng lớn vật chất bị ném vào không gian. Ứng viên đáng chú ý nhất cho kịch bản này là Mimas, một vệ tinh cỡ trung bình của Sao Thổ. Nó có một hố va chạm rộng 130 km - là một trong những hố va chạm lớn nhất Hệ Mặt Trời, bằng chứng của một va chạm dữ dội trong quá khứ với một thiên thể khác. Thành phần của thiên thể này cũng chứa rất nhiều nước ở dạng băng, cho thấy rất có thể chính những mảnh vụn đó đã được rải ra và tạo thành hệ vành đai của Sao Thổ.

Tương lai

Va chạm giữa các hạt bụi với băng khi rơi vào vành ở vận tốc rất cao làm nhiều hạt băng nhỏ bị vỡ ra từ hạt lớn hơn. Bức xạ tử ngoại từ Mặt Trời khiến những mạnh nhỏ này bị ion hóa và tích điện giống như hiệu ứng quang điện. Giống như Trái Đất, Sao Thổ cũng có từ trường, và do đó những hạt băng tích điện này sẽ được giải phóng khỏi các vành và cuốn vào từ trường của hành tinh.

Cuối cùng, từ trường cộng với lực hấp dẫn mạnh mẽ của Sao Thổ khiến những mảnh băng nhỏ này rơi vào khí quyển của hành tinh như những trận mưa - thứ đã được quan sát lần đầu từ những năm 1980 bởi Voyager 1 và Voyager 2.

Theo ước tính của các nhà nghiên cứu dựa trên dữ liệu từ CDA, các vành sẽ tiếp tục dội mưa vào Sao Thổ và khiến chúng cuối cùng biến mất sau 100 triệu năm nữa hoặc hơn - trừ khi có thứ gì đó khác bổ sung thêm vào cho chúng.

Bryan
Theo Phys.org

Bài liên quan

(0) Bình luận
Nổi bật Giáo dục thủ đô
Đừng bỏ lỡ
Mới nhất
POWERED BY ONECMS - A PRODUCT OF NEKO
Các vành tuyệt đẹp của Sao Thổ có tuổi ... rất trẻ