Nhiệm vụ Cassini tới Sao Thổ đã kết thúc cách đây một năm rưỡi, nhưng kết quả khoa học vẫn đến từ tất cả các dữ liệu mà nó thu thập được. Khi Cassini tiến gần hơn tới Sao Thổ trong những tháng cuối cùng của nó, nó đã có một cái nhìn rất chi tiết về các vòng khí khổng lồ, chạy giữa chúng và chính hành tinh này. Việc kiểm tra chi tiết đó đã đặt ra khá nhiều câu hỏi về tất cả các tương tác định hình những chiếc nhẫn đó.
Một bài báo mới được xuất bản trên Science trình bày một số kết quả từ cái nhìn cận cảnh về chiếc nhẫn.
Các mặt trăng nhỏ có rất nhiều bên trong hệ thống vòng Saturn, và những cơ thể đó tương tác với các hạt băng giá tạo nên phần lớn các vòng. Điều này dẫn đến một loạt các hình dạng và kết cấu trong cấu trúc vòng, giống như cách các hành tinh được hình thành trong đĩa hình thành hành tinh xung quanh một ngôi sao. Điều đó có nghĩa là những chiếc nhẫn giống như một phòng thí nghiệm mà nhà khoa học có thể nhìn vào để tìm hiểu về sự hình thành của các hành tinh.
Những chi tiết mới này về cách các mặt trăng điêu khắc các vòng theo nhiều cách khác nhau cung cấp một cửa sổ vào sự hình thành hệ mặt trời
Tác giả chính và nhà khoa học Cassini Matt Tiscareno thuộc Viện SETI ở Mountain View, California.
Trong trận chung kết tàu vũ trụ Cassini nhìn vào những chiếc nhẫn, nó phát hiện ra kết cấu và hoa văn trải dài từ vón cục đến giống như rơm. Sự đa dạng này đặt ra câu hỏi về cách, chính xác, chúng được định hình và lịch sử của các tương tác là gì đã định hình chúng. Thêm vào các câu hỏi là làm thế nào màu sắc, nhiệt độ và hóa học thay đổi trên cấu trúc vòng.
Nhưng giống như rất nhiều khoa học, nghiên cứu này vừa đặt ra những câu hỏi mới, vừa làm sáng tỏ những câu hỏi hiện có.
Vòng F là vòng xác định ngoài cùng trong cấu trúc vòng Saturn, và có lẽ là hoạt động mạnh nhất. Nó chứa các tính năng có thể thay đổi trong khoảng thời gian nhỏ như vài giờ. Một nghiên cứu năm 2008 cho thấy có một số mặt trăng hoạt động trong vòng F, và các va chạm và hiệu ứng hấp dẫn của chúng chịu trách nhiệm cho một số cụm và các kênh dọc trong vòng đó.
Trong bài báo mới này, các nhà nghiên cứu đã tập trung vào một loạt các vệt tạo ra tác động trong vòng F có cùng chiều dài và hướng. Họ kết luận rằng một đàn vật va chạm đập vào các vòng cùng một lúc là có trách nhiệm. Điều này rất quan trọng vì nó loại trừ các mảnh vụn sao chổi là nguyên nhân và nêu bật vai trò của các dòng vật chất quay quanh Sao Thổ trong việc định hình cấu trúc của các vòng.
Các chi tiết mới này về cách các mặt trăng điêu khắc các vòng theo nhiều cách khác nhau cung cấp một cửa sổ cho sự hình thành hệ mặt trời, trong đó bạn cũng có các đĩa phát triển dưới ảnh hưởng của khối lượng được nhúng trong chúng, theo tác giả chính của nhà khoa học Cassini Matt Tiscareno của SETI Viện ở Mountain View, California.
Các hình ảnh cận cảnh tuyệt vời về những chiếc nhẫn mà Cassini chụp được trong các quỹ đạo vòng quanh giữa tháng 12 năm 2016 và tháng 4 năm 2017 cho thấy ba loại cấu trúc riêng biệt: vón cục, trơn tru và sọc. Họ cũng cho thấy rõ ràng rằng ba loại tồn tại trong vành đai với ranh giới sắc nét giữa nhau. Lý do cho điều này là không rõ ràng, vì các nhà khoa học có thể xác định bất kỳ đặc điểm vòng nào được kết nối với vành đai.
Phải có một cái gì đó khác biệt về đặc điểm của các hạt. Và chúng tôi không biết nó là gì.
Tác giả chính và nhà khoa học Cassini Matt Tiscareno thuộc Viện SETI ở Mountain View, California.
Điều này cho chúng ta biết cách nhìn của những chiếc nhẫn không chỉ là một chức năng của bao nhiêu vật liệu, có tên là Tiscareno. Có một điều gì đó khác biệt về đặc điểm của các hạt, có lẽ ảnh hưởng đến những gì xảy ra khi hai hạt vòng va chạm vào nhau. Và chúng tôi vẫn chưa biết nó là gì.
Cassini thậm chí còn có những phát hiện bí ẩn hơn, được phát hiện bằng Máy quang phổ ánh xạ nhìn thấy và hồng ngoại (VIMS). Như tên của nó, nó chụp hình các vòng ở cả nhìn thấy và Hồng ngoại. VIMS tìm thấy các dải băng nước yếu bất thường ở phần ngoài cùng của vòng A. Đó là một phát hiện bất ngờ, vì khu vực đó được biết là có độ phản xạ cao, và độ phản xạ cao thường có nghĩa là băng ít bị ô nhiễm và do đó các dải băng nước mạnh hơn.
VIMS đã có nhiều bất ngờ hơn trong cửa hàng. Mặc dù các nhà khoa học đã biết rằng nước đá là thành phần chính trong các vòng Saturn, nhưng họ khá chắc chắn rằng các loại băng khác như băng amoniac và băng metan có mặt. Nhưng VIMS không thể tìm thấy một trong hai nhóm đó, cũng không thể tìm thấy các hợp chất hữu cơ, thứ sẽ có ở đó với vật liệu hữu cơ mà Cassini tìm thấy trước đây chảy từ vòng D vào bầu khí quyển Sao Thổ.
Phil Nếu các chất hữu cơ có ở đó với số lượng lớn - ít nhất là trong các vòng A, B và C chính - chúng tôi thấy chúng, họ nói, Phil Nicholson, nhà khoa học Cassini VIMS của Đại học Cornell ở Ithaca, New York. Tuy tôi chưa thuyết phục được rằng họ là thành phần chính của các vòng chính.
Đây là những phát hiện mới thú vị cho các nhà khoa học Sao Thổ, và là những câu đố đòi hỏi các mô hình mới để giải thích. Nhưng không ai trong số họ có thể lọt vào top khám phá đáng ngạc nhiên nhất của Cassini: đó là những chiếc nhẫn Saturn mà trẻ hơn nhiều so với suy nghĩ trước đây.
Theo Trung tâm nghiên cứu Ames của NASA, Jeff Jeff Cuzzi, chúng tôi đang bước vào giai đoạn nghiên cứu Sao Thổ mới, sẽ thấy các mô hình mới được phát triển để giải thích những phát hiện mới này.
Chúng tôi thấy rất nhiều, và gần hơn, và chúng tôi đang nhận được những câu đố mới và thú vị hơn, Tiêu Cuzzi nói. Chúng tôi mới bắt đầu giai đoạn tiếp theo, đang xây dựng các mô hình mới, chi tiết về tiến hóa vòng - bao gồm cả tiết lộ mới từ dữ liệu của Cassini rằng các vành đai trẻ hơn nhiều so với Sao Thổ.
Khoa học vừa thú vị vừa bực bội vì mỗi tiến bộ mới trong sự hiểu biết đều mang đến những câu hỏi riêng. Điều này chắc chắn đúng với nghiên cứu mới dựa trên dữ liệu từ Cassini, gần nhất, nhìn tốt nhất về Sao Thổ và các vành đai của nó.
Ngay lập tức, nó giống như biến sức mạnh lên thêm một lần nữa vào những gì chúng ta có thể nhìn thấy trên võ đài. Mọi người chỉ có một cái nhìn rõ ràng hơn về những gì đang diễn ra, mà ông Cameron Spilker, Nhà khoa học Dự án Cassini tại Phòng thí nghiệm Động cơ phản lực của NASA cho biết. Nhận được giải pháp bổ sung đó đã trả lời nhiều câu hỏi, nhưng vẫn còn rất nhiều câu hỏi trêu ngươi.
Nguồn:
- Thông cáo báo chí: NASA từ Cassini tiết lộ tác phẩm điêu khắc mới trong các vòng sao Thổ
- Tài liệu nghiên cứu: Cuộc thám hiểm của Cassini-Huygens trên hệ thống Sao Thổ: 13 năm khám phá
- Tài liệu nghiên cứu: Việc xác định cấu trúc của vành đai Saturn F của các mặt trăng gần đó
- NASA: Nhiệm vụ Cassini
- Tạp chí không gian: Mimas đẩy qua Saturn Nhẫn Nhẫn như một bông tuyết
