Vành đai sao thổ

Mặc dù các vành đai của Sao Thổ có thể trông giống như một vật cố định vĩnh viễn của hành tinh, chúng luôn thay đổi.Các phân tích mới về những chiếc nhẫn tiết lộ cách thức và thời điểm chúng được tạo ra – và liệu chúng có tồn tại lâu dài hay không. Hãy cùng với Tinh Vân Optics khám phá những vòng kỳ thú của Sao Mộc nhé.

Bạn đang xem: Vành đai sao thổ

Nhiều người mơ ước nhữnghọ sẽ làm những gì khi họ có một cỗ máy thời gian. Một số sẽ du hành ngược thời gian 100 triệu năm, khi khủng long lang thang trên Trái Đất. Tuy nhiên, không nhiều người nghĩ đến việc mang theo kính viễn vọng đi cùng, và nếu được họ sẽ quan sát Sao Thổ và các vành đai của chúng.

Liệu nhà thiên văn du hành thời gian của chúng ta có thể quan sát các vành đai của Sao Thổ hay không là điều còn tranh cãi. Những vành đai, ở một số hình dạng hoặc hình dạng, đã tồn tại từ những ngày đầu của hệ mặt trời, 4,6 tỷ năm trước, hay chúng là một sự bổ sung gần đây hơn? Có phải những chiếc “nhẫn” thậm chí đã hình thành khi tiểu hành tinh Chicxulub quét sạch loài khủng long?

Tôi là một nhà khoa học vũ trụ với niềm đam mê giảng dạy vật lý và thiên văn học, và các vành đai của Sao Thổ đã luôn cuốn hút tôi khi chúng kể câu chuyện về cách con mắt của loài người được mở ra trước những điều kỳ diệu trong hệ mặt trời và vũ trụ của chúng ta.

Quan điểm của chúng ta về sự tiến hoá của Sao Thổ

Khi Galileo lần đầu tiên quan sát Sao Thổ qua kính viễn vọng của mình vào năm 1610, ông vẫn đang đắm mình trong danh vọng khám phá ra bốn mặt trăng của Sao Mộc . Nhưng sao Thổ đã làm anh ấy bối rối. Nhìn vào hành tinh qua kính viễn vọng của ông, đầu tiên nó nhìn ông như một hành tinh có hai Mặt Trăng rất lớn, sau đó là một hành tinh đơn độc, và sau đó một lần nữa qua kính thiên văn mới hơn của ông, vào năm 1616, như một hành tinh có cánh tay hoặc tay cầm.

Sự hiểu biết của các nhà thiên văn học về các vành đai đã thay đổi đáng kể với Pioneer 11 và hai sứ mệnh Voyager tới Sao Thổ. Bức ảnh nổi tiếng hiện nay của Voyager về các vành đai , được Mặt Trời chiếu ngược sáng, lần đầu tiên cho thấy thứ xuất hiện như các vành đai A, B và C rộng lớn trên thực tế bao gồm hàng triệu vành khuyên nhỏ hơn.

Sứ mệnh Cassini tới sao Thổ, trải qua hơn một thập kỷ quay quanh người khổng lồ có vành khuyên, đã mang đến cho các nhà khoa học hành tinh những cái nhìn ngoạn mục và đáng ngạc nhiên hơn. Hệ thống vành đai tuyệt đẹp của Sao Thổ dày từ 10 mét đến một km. Khối lượng tổng hợp của các hạt của nó, có 99,8% là băng và hầu hết có kích thước nhỏ hơn một mét, vào khoảng 16 triệu tấn, chưa bằng 0,02% khối lượng của Mặt trăng của Trái đất và chưa bằng một nửa khối lượng của mặt trăng Mimas của Sao Thổ. . Điều này đã khiến một số nhà khoa học suy đoán liệu các vành đai là kết quả của sự tan vỡ của một trong những mặt trăng của Sao Thổ hay sự bắt giữ và tan vỡ của một sao chổi lạc.

Các vòng động

Trong bốn thế kỷ kể từ khi phát minh ra kính thiên văn, người ta cũng đã phát hiện ra các vành đai xung quanh Sao Mộc , Sao Thiên Vương và Sao Hải Vương , những hành tinh khổng lồ trong hệ mặt trời của chúng ta. Lý do tại sao các hành tinh khổng lồ được tô điểm bởi các vành đai và Trái Đất và các hành tinh đá khác không được đề xuất lần đầu tiên bởi Eduard Roche, một nhà thiên văn học người Pháp vào năm 1849.

Xem thêm: Cách Xịt Nước Hoa Giữ Mùi Lâu Không Phải Ai Cũng Biết? Cách Xịt Nước Hoa Lưu Hương Suốt 24 Giờ

Mặt Trăng và hành tinh của nó luôn ở trong một vũ điệu hấp dẫn. Mặt Trăng của Trái Đất, bằng cách kéo về các phía đối diện của Trái Đất, gây ra thủy triều. Lực thủy triều cũng ảnh hưởng đến các Mặt Trăng của hành tinh. Nếu một Mặt Trăng đi quá gần một hành tinh, những lực này có thể vượt qua “chất keo” hấp dẫn để giữ Mặt Trăng lại với nhau và xé toạc nó. Điều này khiến Mặt Trăng bị vỡ ra và lan rộng theo quỹ đạo ban đầu của nó, tạo thành một vòng.

Các giới hạn Roche , khoảng cách an toàn tối thiểu đối với quỹ đạo của Mặt Trăng, là khoảng 2,5 lần so với bán kính của hành tinh từ trung tâm của hành tinh. Đối với sao Thổ khổng lồ, đây là khoảng cách 87.000 km so với đỉnh mây của nó và khớp với vị trí của vòng F bên ngoài của sao Thổ. Đối với Trái Đất, khoảng cách này nhỏ hơn 10.000 km so với bề mặt của nó. Một tiểu hành tinh hoặc sao chổi sẽ phải đến rất gần Trái Đất để bị xé toạc bởi lực thủy triều và tạo thành một vòng quanh Trái Đất. Mặt Trăng của chúng ta cách rất an toàn 380.000 km.

Độ mỏng của các vành đai hành tinh là do bản chất luôn thay đổi của chúng. Một hạt vòng có quỹ đạo nghiêng so với phần còn lại của vòng cuối cùng sẽ va chạm với các hạt vòng khác. Làm như vậy, nó sẽ mất năng lượng và lắng xuống mặt phẳng của vòng. Qua hàng triệu năm, tất cả các hạt sai lầm như vậy hoặc rơi ra xa hoặc xếp thành hàng, chỉ còn lại hệ thống vòng rất mỏng mà con người quan sát được ngày nay.

Trong năm cuối cùng thực hiện sứ mệnh của mình, tàu vũ trụ Cassini đã lặn liên tục qua khoảng cách 7.000 km giữa các đám mây của Sao Thổ và các vành đai bên trong của nó. Những quan sát chưa từng có này cho thấy một sự thật rất rõ ràng: Các vòng luôn thay đổi . Các hạt riêng lẻ trong các vòng liên tục bị chen lấn với nhau. Các hạt vòng đang mưa đều đặn xuống sao Thổ.Mặt Trăng chăn cừu Pan, Daphnis, Atlas, Pandora và Prometheus, có chiều ngang từ 8 đến 130 km, theo nghĩa đen là chăn dắt các hạt vòng, giữ chúng ở trong quỹ đạo hiện tại . Các sóng mật độ, do chuyển động của các Mặt Trăng chăn cừu bên trong các vành đai, chen lấn và định hình lại các vành đai. Các hạt trăng nhỏ đang hình thành từ các hạt vòng kết hợp với nhau. Tất cả điều này chỉ ra rằng những chiếc vòng đai là phù du. Mỗi giây có tới 40 tấn băng từ các vành đai đổ xuống bầu khí quyển của Sao Thổ. Điều đó có nghĩa là các vòng có thể chỉ tồn tại vài chục đến hàng trăm triệu năm.

Liệu một nhà thiên văn du hành thời gian có thể nhìn thấy những chiếc vòng cách đây 100 triệu năm? Một chỉ số cho tuổi của những chiếc vòng đai là độ bẩn của chúng. Các vật thể tiếp xúc với bụi xâm nhập vào hệ Mặt Trời của chúng ta trong thời gian dài sẽ trở nên bẩn hơn và tối hơn.

Các vành đai của Sao Thổ cực kỳ sáng và không có bụi, dường như cho thấy rằng chúng hình thành từ 10 đến 100 triệu năm trước , nếu hiểu biết của các nhà thiên văn học về cách các hạt băng giá tập hợp bụi là đúng. Một điều chắc chắn. Những chiếc vành đai mà phi hành gia du hành xuyên thời gian của chúng ta nhìn thấy sẽ rất khác so với cách họ làm ngày nay.