Vành đai Sao Thổ làm từ gì?

Nghiên cứu, dựa trên dữ liệu từ giai đoạn cuối cùng của sứ mệnh Cassini của NASA, cho thấy rằng Sao Thổ có thể đã không có vành đai trong hầu hết thời gian tồn tại 4,5 tỷ năm của nó. Nhưng khoảng 160 triệu năm trước, một mặt trăng đã đi quá gần đến Sao Thổ, khiến mặt trăng bị tách vỡ dần tách ra, để lại dấu vết chính là vành đai Sao Thổ ngày nay.

Mặt trăng trong giả thuyết đã được đặt biệt danh là Chrysalis.

Giáo sư Scott Tremaine, thuộc Viện Nghiên cứu Cao cấp ở Princeton, người không tham gia vào nghiên cứu, mô tả những phát hiện này là "đáng chú ý" vì có tiềm năng giải quyết một số bí ẩn về Sao Thổ. "Một giả thuyết táo bạo nhưng hợp lý", Tremaine nói.

Jack Wisdom, giáo sư khoa học hành tinh tại Viện Công nghệ Massachusetts, là tác giả chính của nghiên cứ. Ban đầu, nhóm Wisdom đặt mục tiêu giải thích tại sao sao Thổ lại nghiêng khoảng 27 độ trên trục của nó. Các mô hình lý thuyết đã chỉ ra rằng độ nghiêng có thể là do Sao Thổ bị mắc kẹt trong cộng hưởng hấp dẫn với Sao Hải Vương.

Khi sứ mệnh Cassini quay quanh sao Thổ từ năm 2004 đến năm 2017, cung cấp đầy đủ thông tin chi tiết về thành phần bên trong của sao Thổ cũng như động lực học của 83 mặt trăng của hành tinh này, giả thuyết nói trên đã bị chứng minh là sai. Dữ liệu mới thấy rằng tại một thời điểm nào đó, Sao Thổ đã nằm ngoài tầm kiểm soát của Sao Hải Vương.

Điều này khiến các nhà khoa học tìm kiếm các sự kiện có thể gây ra điều này. Kịch bản mặt trăng bị mất đã cực kỳ khớp với dữ liệu. "Ban đầu chúng cố gắng giải thích độ nghiêng của Sao Thổ", Wisdom nói. “Để làm điều này, chúng tôi phải thêm vào kịch bản một mặt trăng vệ tinh và sau đó loại bỏ nó”.

Theo mô hình của Wisdom và các đồng nghiệp, từ 100 triệu đến 200 triệu năm trước, Chrysalis đã đi vào một vùng quỹ đạo hỗn loạn và đến gần với mặt trăng Iapetus và Titan của Sao Thổ. Cuối cùng, nó đã đến quá gần với Sao Thổ, và bị xé toạc thành những mảnh vỡ, để lại một vành đai đầy các mảnh vụn.

Việc Chrysalis biến mất cũng sẽ giải thích độ nghiêng ngày nay của Sao Thổ và các vành đai của nó. Nó cũng phù hợp với các phép đo tính chất hóa học của các vòng, có niên đại khoảng 100 triệu năm tuổi. Nhưng một số người không đồng tính với kết quả, vì không rõ bằng cách nào mà mãi về sau trong lịch sử Sao Thổ hiện tượng này mới xuất hiện mà không phải sớm hơn.

Các vành đai của Sao Thổ nặng khoảng 15 triệu nghìn tỷ kg và được tạo thành gần như hoàn toàn bằng băng - khoảng 95% trong số đó là nước tinh khiết trong khi phần còn lại là đá và kim loại.

Phát hiện được công bố trên tạp chí Science.

Nguồn: https://www.theguardian.com/science/2022/sep/15/saturns-rings-the-remnants-of-a-moon-that-strayed-too-close-say-scientists