Đã gần bốn mươi năm kể từ khi Hành trình 1 và 2 nhiệm vụ thăm hệ thống Sao Thổ. Khi các tàu thăm dò bay qua người khổng lồ khí, họ có thể chụp được một số hình ảnh tuyệt đẹp, độ phân giải cao của bầu khí quyển hành tinh, nhiều mặt trăng và hệ thống vành đai biểu tượng của nó. Ngoài ra, các tàu thăm dò cũng tiết lộ rằng Sao Thổ đang dần mất đi các vành đai của mình, với tốc độ sẽ thấy chúng biến mất trong khoảng 100 triệu năm.
Gần đây hơn, Cassini quỹ đạo đã đến thăm hệ thống Sao Thổ và dành hơn 12 năm nghiên cứu hành tinh, các mặt trăng và hệ thống vành đai của nó. Và theo nghiên cứu mới dựa trên Cassini Khai dữ liệu, có vẻ như sao Thổ đang mất các vành đai với tốc độ tối đa được dự đoán bởi Hành trình nhiệm vụ. Theo nghiên cứu, các vòng Saturn, đang bị gã khổng lồ khí này nuốt chửng với tốc độ có nghĩa là chúng có thể biến mất trong vòng chưa đầy 100 triệu năm.
Nghiên cứu, gần đây đã xuất hiện trên tạp chí Icarus, được dẫn dắt James OTHERDonoghue của Trung tâm bay không gian NASA God Goddard và bao gồm các thành viên từ Phòng thí nghiệm sức đẩy phản lực của NASA, Trung tâm Vật lý không gian, Tập đoàn nghiên cứu không gian, Đại học Leicester và Đại học College London.
Theo dữ liệu thu được của Hành trình tàu thăm dò vào năm 1980 và 1981, các hạt băng giá từ các vành đai Saturn đang bị hành tinh hấp dẫn kéo vào sau khi trở thành đối tượng của từ trường Sao Thổ - biến chúng thành một vòng mưa bụi bặm trong bầu khí quyển trên sao Thổ. Nhưng như James Donahue đã chỉ ra trong một thông cáo báo chí gần đây của NASA, tình hình có thể tồi tệ hơn so với nghi ngờ ban đầu:
Chúng tôi ước tính rằng mưa ’vòng này sẽ làm cạn kiệt một lượng sản phẩm nước có thể lấp đầy một bể bơi có kích cỡ Olympic từ các vòng Saturn trong vòng nửa giờ. Chỉ từ điều này, toàn bộ hệ thống vành đai sẽ biến mất sau 300 triệu năm, nhưng thêm vào đó, vật liệu vòng đo bằng tàu vũ trụ Cassini được phát hiện rơi vào xích đạo Saturn, và những chiếc nhẫn có ít hơn 100 triệu năm để sống. Con số này tương đối ngắn, so với tuổi Sao Thổ hơn 4 tỷ năm.
Cassini đã nghiên cứu sự mất mát của vật liệu vành đai Saturn như là một phần của Grande Finale, nơi tàu vũ trụ đã sử dụng nhiên liệu còn lại của nó để dẫn 22 quỹ đạo giữa Sao Thổ và các vành đai của nó. Đây là một thành tựu nhất thời, vì tàu Cassini đã đi nơi mà không có tàu vũ trụ nào dám đi và thậm chí không được thiết kế để bay trong môi trường này.
Tuy nhiên, Cassini đã có thể có được thông tin xác nhận những gì Hành trình các thăm dò đã quan sát cách đây nhiều thập kỷ, cũng như trả lời một bí ẩn lâu đời về các vòng Saturn. Về cơ bản, các nhà khoa học từ lâu đã tự hỏi liệu Sao Thổ hình thành với các vành đai của nó hay có được chúng sau này trong cuộc sống. Nghiên cứu mới này chỉ ra rằng đó có thể là kịch bản thứ hai và Saturn đã có được chúng tương đối gần đây trong lịch sử của nó.
Theo nghiên cứu của họ, O'Donahue và các đồng nghiệp của ông ước tính rằng hệ thống vành đai của Sao Thổ khó có thể già hơn 100 triệu năm, vì sẽ mất nhiều thời gian để vòng C trở nên dày đặc như vòng B đến mức nào đó là ngày hôm nay Về mặt này, O hèDonoghue giải thích, loài người may mắn có mặt ở thời điểm mà những chiếc nhẫn vẫn còn đó:
Chúng tôi may mắn được ở xung quanh để xem hệ thống vành đai Saturn, dường như ở giữa cuộc đời của nó. Tuy nhiên, nếu nhẫn là tạm thời, có lẽ chúng ta đã bỏ lỡ khi nhìn thấy các hệ thống nhẫn khổng lồ của Sao Mộc, Sao Thiên Vương và Sao Hải Vương, nơi chỉ có những chiếc nhẫn mỏng ngày hôm nay!
Như đã nói, những gợi ý đầu tiên về cơn mưa vòng Nhẫn đã đến từ Hành trình nhiệm vụ, kết quả từ những quan sát về những gì được cho là ba hiện tượng không liên quan. Chúng bao gồm các biến thể trong tầng điện ly tích điện Saturn, các biến thể mật độ trong các vòng Saturn, và các dải tối hẹp bao quanh các vĩ độ phía bắc của các hành tinh.
Năm 1986, Jack Connerney - một nhà nghiên cứu từ Trung tâm Vũ trụ Goddard của NASA và là đồng tác giả của nghiên cứu gần đây - đã xuất bản một bài nghiên cứu liên kết các dải màu tối này với hình dạng của từ trường Saturn. Tóm lại, ông đề xuất rằng các hạt băng tích điện từ các vòng Saturn, chảy xuống các đường sức từ vô hình và được lắng đọng dưới dạng nước trong bầu khí quyển phía trên Saturn.
Những hạt này, theo Connerney, bị tích điện bởi bức xạ UV từ Mặt trời hoặc bởi các đám mây plasma do micrometeoroids bắn phá các vòng. Một khi điều đó xảy ra, các hạt sẽ cảm nhận được lực hút của từ trường Saturn và sẽ bị lực hấp dẫn của Sao Thổ kéo vào dọc theo các đường trường sẽ lắng đọng chúng trong bầu khí quyển phía trên.
Những hạt băng này sau đó sẽ bốc hơi và tương tác hóa học với tầng điện ly Saturn, có tác dụng rửa trôi khói mù trong tầng bình lưu. Những khu vực này sẽ xuất hiện tối hơn trong ánh sáng phản xạ, do đó tạo ra sự xuất hiện của các dải màu tối trong bầu khí quyển Sao Thổ. Một kết quả khác sẽ là tăng tuổi thọ trong các hạt tích điện được gọi là ion H3 + (được tạo thành từ ba proton và hai cuộc bầu cử).
Sự hiện diện của các ion này là cách mà O hèDonoghue và nhóm của ông có thể xác nhận lý thuyết Connerney lề. Sử dụng Kính thiên văn Keck, nhóm nghiên cứu có thể quan sát các ion này ở bán cầu bắc và nam Saturn, nhờ vào cách chúng phát sáng trong phổ hồng ngoại (xảy ra khi chúng tương tác với ánh sáng mặt trời). Những dải này được quan sát thấy ở những điểm mà các đường sức từ giao nhau với mặt phẳng vòng đi vào hành tinh.
Sau đó, họ đã phân tích ánh sáng để xác định lượng mưa tương tác với tầng điện ly Saturn, điều này cho biết mức độ của các hạt băng được kéo ra từ các vòng Saturn. Những gì họ tìm thấy là nó phù hợp với các giá trị cao có được từ Connerney và các đồng nghiệp trong nghiên cứu năm 1986 của họ.
Nhóm nghiên cứu cũng phát hiện ra một dải phát sáng ở vĩ độ cao hơn ở bán cầu nam, đây là nơi có từ trường Saturn Biệt giao với quỹ đạo của Enceladus. Trong một thời gian, các nhà thiên văn học đã biết rằng các mạch nước phun ra định kỳ từ vùng cực nam Enceladus hồi (là kết quả của hoạt động địa chất trong nội địa) chịu trách nhiệm bổ sung cho E-ring Saturn.
Phát hiện mới nhất này sẽ chỉ ra rằng một số hạt băng giá mà Enceladus phát ra cũng đang mưa trên Sao Thổ, điều này cũng góp phần vào các dải tối của hành tinh. Như Connerney đã chỉ ra:
Đó là một sự ngạc nhiên hoàn toàn. Chúng tôi cũng xác định Enceladus và E-ring là một nguồn nước dồi dào, dựa trên một dải tối hẹp khác trong hình ảnh Voyager cũ đó.
Nhìn về phía trước, nhóm nghiên cứu muốn xem mưa vòng thay đổi như thế nào do sự thay đổi theo mùa trên Sao Thổ. Thời kỳ quỹ đạo của Sao Thổ, là 29,4 năm, khiến các vòng của nó tiếp xúc với các mức độ khác nhau của ánh nắng mặt trời. Do tiếp xúc với tia UV sẽ tích điện cho các hạt băng trong vòng và khiến chúng tương tác với từ trường Saturn, các mức độ phơi nhiễm khác nhau sẽ có tác động trực tiếp đến lượng mưa vòng trong bầu khí quyển phía trên.
Những phát hiện này, khiến các nhà khoa học suy nghĩ lại về các giả định trước đây của họ về hệ sao Thổ, chỉ là phát hiện mới nhất đến từ Cassini sứ mệnh. Mặc dù quỹ đạo đã kết thúc nhiệm vụ hai năm trước bằng cách đâm vào bầu khí quyển Sao Thổ, dữ liệu mà nó gửi lại vẫn đang thách thức một số lý thuyết cũ hơn về Sao Thổ trong khi xác nhận những người khác.
Hãy chắc chắn kiểm tra hoạt hình này của những chiếc nhẫn biến mất Saturn, do Trung tâm vũ trụ Goddard của NASA cung cấp:
