Bạn có thể tưởng tượng Hệ mặt trời mà không có nhẫn Saturn không? Bạn có thể hình dung Trái đất vào thời điểm khủng long lang thang trên hành tinh không? Theo một bài báo mới, hai người có thể đã trùng hợp.
Dữ liệu từ nhiệm vụ Cassini cho thấy các vành đai Saturn có thể chỉ từ 10 đến 100 triệu năm tuổi. Chúng có thể không ở đó trong triều đại khủng long, và trên thực tế có thể là một sự phát triển khá hiện đại trong Hệ Mặt trời của chúng ta.
Cassini đã thu thập dữ liệu này trong quỹ đạo cuối cùng của nó quanh Sao Thổ năm 2017, 13 năm sau khi đến với người khổng lồ khí. Vì nó chạy ra khỏi nhiên liệu, đội Cassini gửi tàu vũ trụ vào một loạt các quỹ đạo 22 siêu chặt chẽ giữa Saturn và nhẫn của nó, 2600-3900 km (1600-2400 dặm) phía trên ngọn đám mây. Dữ liệu từ những lần lặn đó đã khiến các nhà khoa học ước tính tuổi mới này cho các vòng Saturn.
Chỉ bằng cách đến gần Sao Thổ trong quỹ đạo cuối cùng của Cassini, chúng ta mới có thể thu thập các phép đo để thực hiện những khám phá mới.
Nghiên cứu chính của tác giả Luciano Iess, nhóm khoa học vô tuyến Cassini, Đại học Sapienza của Rome.
Trong 6 trong số 22 quỹ đạo gần, Cassini đã thiết lập một liên kết vô tuyến với Trái đất. Bằng cách theo dõi liên kết đó, các nhà khoa học đã có thể xác định trường hấp dẫn của Sao Thổ và khối lượng các vòng của nó. Các ước tính tuổi mới dựa trên dữ liệu đó và kết quả đã được công bố trong một bài báo có tiêu đề Đo lường và ý nghĩa của trường trọng lực Saturn và khối lượng vòng.
Trước những lần lặn sâu này, Cassini luôn ở bên ngoài những chiếc nhẫn, có nghĩa là bất kỳ bài đọc hấp dẫn nào cũng là sự kết hợp giữa khối lượng Saturn và khối lượng Nhẫn. Bằng cách lặn ở giữa hành tinh và các vành đai của nó, Cassini có thể tách trọng lực Sao Thổ ra khỏi các vòng, cho phép đo khối lượng của các vòng.
Như bài báo mới viết, Mười Cấu trúc bên trong của Sao Thổ, độ sâu của gió và khối lượng và tuổi của các vành đai của nó hạn chế sự hình thành và tiến hóa của nó. Cassini được gửi đến Sao Thổ, ít nhất là một phần, để hiểu làm thế nào tất cả các yếu tố này khớp với nhau. Bài báo tiếp tục nói rằng các phép đo Trọng lực của Sao tại Sao Thổ có thể được sử dụng để xác định khối lượng của các vòng, có liên quan đến tuổi của chúng bằng các phương pháp xác định niên đại linh hoạt và kết hợp.
Bài báo này, dẫn đầu bởi thành viên nhóm khoa học vô tuyến Cassini, Luciano Iess, thuộc Đại học Sapienza, chỉ tập trung vào các vòng A, B và C. Khối lượng của các vòng nhỏ hơn nhiều, được coi là không đáng kể.
Chỉ bằng cách đến gần Sao Thổ trong quỹ đạo cuối cùng của Cassini, chúng tôi mới có thể thu thập các phép đo để thực hiện những khám phá mới, tác giả chính của Luciano Iess cho biết. Và với công việc này, Cassini hoàn thành mục tiêu cơ bản trong sứ mệnh của mình: không chỉ xác định khối lượng của các vòng, mà còn sử dụng thông tin để tinh chỉnh các mô hình và xác định tuổi của các vòng.
Làm thế nào để Thánh Lễ Saturn Nhẫn cho chúng ta biết tuổi của họ?
Các nhà khoa học đã biết có một mối liên hệ giữa khối lượng các vòng Saturn và tuổi của chúng. Số lượng nhẫn càng thấp thì càng trẻ. Điều này là do các vòng sáng và chủ yếu được làm bằng băng. Trong một thời gian dài, chúng sẽ bị ô nhiễm bởi các mảnh vụn và tối đi, cho thấy tuổi tác lớn hơn. Ngoài ra, để già hơn, chúng sẽ phải to lớn hơn nhiều để sống sót lâu như vậy. Họ có thể vừa già vừa sáng. Vì vậy, bây giờ các nhà khoa học đã tính toán tốt hơn về khối lượng của các vòng, họ có thể ước tính tuổi chính xác hơn.
Ước tính về tuổi nhẫn này đi ngược lại các nghiên cứu trước đó dựa trên dữ liệu của Cassini. Một nghiên cứu năm 2008 cho thấy những chiếc nhẫn có hàng tỷ năm tuổi. Trong những năm qua, các nghiên cứu khác đã thực hiện một trường hợp tương tự. Nhưng cho đến nay, không có nghiên cứu nào có số đo khối lượng chính xác để làm việc.
Vấn đề làm thế nào các vòng hình thành vẫn còn. Bằng chứng mới về những chiếc nhẫn trẻ cho thấy sự tin tưởng vào các giả thuyết rằng chúng hình thành từ một sao chổi đi lang thang quá gần và bị xé nát bởi lực hấp dẫn của Sao Thổ - hoặc bởi một sự kiện đã phá vỡ một thế hệ mặt trăng băng giá trước đó.
Đối với những chiếc nhẫn trẻ hơn, nó sẽ cần một sao chổi, hoặc một nhân mã (một trong những nhóm vật thể nhỏ, băng giá), hoặc thậm chí là một mặt trăng di chuyển quá gần Sao Thổ. Lực hấp dẫn của Sao Thổ sẽ phá vỡ vật thể đó và sau đó các bit còn lại sẽ tiếp tục tạo thành các vòng tròn, hướng dẫn giải thích của Linda Spilker, nhà khoa học dự án Nasa tựa Cassini, vào năm 2017.
Từ lâu, người ta đã nghĩ rằng những chiếc nhẫn đã có hàng tỷ năm tuổi và được hình thành ngay sau khi Sao Thổ làm. Nhưng khi các nhà khoa học làm việc về vấn đề này, và khi chúng ta có được dữ liệu ngày càng tốt hơn, quan điểm đó sẽ giảm dần. Nó trông ngày càng giống một thứ gì đó quá gần với sao Thổ trong quá khứ gần đây và vỡ ra, tạo thành những chiếc nhẫn.
Nhẫn Saturn nặng bao nhiêu?
Theo các phép đo mới này, khối lượng của các vòng Sao Thổ là (1,54 ± 0,49) × 1019 kg, hoặc khoảng 15,4 sextillion kg. Vì vậy, những chiếc nhẫn có khối lượng bằng một nửa so với mặt trăng Mimurn mặt trăng Mimas. Chỉ để bạn có một cái gì đó thú vị để nói tại bữa tiệc cocktail tiếp theo của bạn.
Nguồn:
- Tài liệu nghiên cứu: Đo lường và ý nghĩa của trường trọng lực Saturn và khối lượng vòng
- Thông cáo báo chí: NASA Dữ liệu Cassini Hiển thị Saturn Nhẫn Nhẫn Tương đối mới
- BBC News: Cassini gợi ý ở độ tuổi trẻ cho nhẫn Saturn
- Wikipedia: Nhẫn của Sao Thổ
- Tạp chí vũ trụ: Nhẫn Saturn có thể là hàng tỷ năm tuổi
