Nghiên cứu mới gợi ý rằng một số vệ tinh băng của Sao Thổ, cũng như các vành nổi tiếng của nó, có thể được hình thành chỉ khoảng một trăm triệu năm trước, còn muộn hơn cả triều đại của nhiều loài khủng long.
“Các vệ tinh luôn luôn thay đổi quỹ đạo của chúng. Đó là điều không thể tránh được”, Matija Cuk, dẫn đầu nhóm nghiên cứu tại Viện nghiên cứu SETI cho biết. “Nhưng điều đó cho phép chúng ta sử dụng các mô phỏng máy tính để làm sáng tỏ lịch sử các vệ tinh nhóm trong của Sao Thổ. Khi thực hiện những mô phỏng như thế, chúng tôi đã phát hiện rằng chúng nhiều khả năng được hình thành trong khoảng thời gian chiếm hai phần trăm lịch sử vừa qua của hành tinh”
Mặc dù các vành Sao Thổ đã được biết đến từ những năm 1600, vẫn còn nhiều tranh cãi về tuổi của chúng. Giả định đơn giản nhất là chúng hình thành từ ban đầu – có tuổi xấp xỉ với hành tinh, là khoảng hơn 4 tỷ năm. Tuy nhiên, vào năm 2012, các nhà thiên văn Pháp phát hiện ra rằng các hiệu ứng thủy triều – hay tương tác hấp dẫn của các vệ tinh nhóm trong có dòng chảy sâu trong vùng trong của Sao Thổ -- làm cho chúng chuyển động xoắn theo hướng mở rộng bán kính quỹ đạo một cách tương đối nhanh. Điều này không chỉ giải thích vị trí hiện tại của chúng mà còn gợi ý rằng các vệ tinh này, và có thể cả các vành, là những đối tượng được hình thành gần đây.
Cuk, cùng với Luke Dones và David Nesvorny đến từ Viện nghiên cứu Tây Nam, đã sử dụng mô hình máy tính để phỏng đoán hành vi trong quá khứ của các vệ tinh nhóm trong của Sao Thổ. Trong khi Mặt Trăng của chúng ta có quỹ đạo của riêng nó quanh Trái Đất, nhiều vệ tinh của Sao Thổ phải chia sẻ không gian với nhau. Tất cả quỹ đạo của chúng đều mở rộng chậm bởi các hiệu ứng thủy triều nhưng với tốc độ khác nhau. Kết quả là một số cặp vệ tinh thỉnh thoảng rơi vào cộng hưởng quỹ đạo. Điều này xảy ra khi chu kì chuyển động của một vệ tinh là một phân số tối giản (ví dụ 1/2 hay 2/3) của chu kì của một vệ tinh khác. Trong dạng quỹ đạo đặc biệt này, ngay cả những vệ tinh nhỏ với lực hấp dẫn yếu cũng có thể ảnh hưởng mạnh lên quỹ đạo của các vệ tinh khác, khiến cho quỹ đạo của chúng bị kéo dài hơn và nghiêng khỏi mặt phẳng quỹ đạo ban đầu.
Bằng việc so sánh độ nghiêng quỹ đạo hiện tại và độ nghiêng được dự đoán bởi các mô phỏng máy tính, các nhà nghiên cứu có thể biết được quỹ đạo của các vệ tinh Sao Thổ mở rộng bao nhiêu. Nhưng hóa ra một số trong những vệ tinh chính – Tethys, Dione và Rhea – có quỹ đạo ít thay đổi đột ngột hơn so với suy nghĩ trước đây. Độ nghiêng quỹ đạo tương đối nhỏ gợi ý rằng chúng chưa trải qua nhiều lần cộng hưởng quỹ đạo, có nghĩa là chúng phải được hình thành không xa so với vị trí hiện tại của chúng.
Nhưng chúng được hình thành cách đây bao lâu? Cuk và nhóm nghiên cứu đã sử dụng các kết quả từ sứ mệnh Cassini của NASA để giúp trả lời câu hỏi này. Tàu không gian Cassini đã quan sát các cột phun băng trên vệ tinh Enceladus của Sao Thổ. Giả sử năng lượng cung cấp cho các cột phun này đến trực tiếp từ tương tác thủy triều, và mức độ hoạt động địa nhiệt của Enceladus ít nhiều không đổi, khi đó tương tác thủy triều trong phạm vi Sao Thổ là khá mạnh. Theo phân tích của nhóm nghiên cứu, các tương tác sẽ dịch chuyển vệ tinh một khoảng nhỏ được dự đoán bởi các mô phỏng trong khoảng chỉ 100 triệu năm. Điều này sẽ dịch thời gian hình thành của các vệ tinh lớn của Sao Thổ đến tương đối gần Kỷ Creta, thời đại của khủng long, ngoại trừ hai vệ tinh ở xa hơn là Titan và Iapetus,.
“Vậy câu hỏi đưa ra là, cái gì đã gây nên sự hình thành muộn của các vệ tinh nhóm trong?”, Cuk nói. “Phỏng đoán tốt nhất của chúng tôi là Sao Thổ cũng có những vệ tinh tương tự trước đây, nhưng quỹ đạo của chúng đã bị nhiễu loạn bởi một loại cộng hưởng quỹ đạo đặc biệt bao gồm cả chuyển động của Sao Thổ quanh Mặt Trời. Cuối cùng, khi quỹ đạo của những vệ tinh gần nhau cắt ngang, chúng sẽ va chạm với nhau. Từ những mảnh vụn này, tập hợp các vành và vệ tinh hiện nay được tạo thành.”
Nếu kết quả này là đúng, các vành sáng của Sao Thổ có thể trẻ hơn cả thời hoàng kim của khủng long, và chúng ta thật may mắn khi được chứng kiến chúng ngày nay.
Hoàng Gia Linh
Theo Science Daily
