Vành đai Sao Thổ – Những điều cần biết – Phần 2: Tính chất vật lý

Các vành đai có thể quan sát được bằng những kính thiên văn khá hiện đại hoặc ống nhòm tốt. Những vành đai chính được cấu tạo từ các phần tử từ 1 centimet đến 10 met.

Các vành đai có thể quan sát được bằng những kính thiên văn khá hiện đại hoặc ống nhòm tốt. Vành đai chính đậm đặc trải dài từ 7000 km đến 80000 km trên đường xích đạo của Sao hổ với độ dày chỉ là 10 met [6], và được cấu tạo 99,9 phần trăm là băng tinh khiết và một ít là những phần tử tạp chất có thể là tholin (nguyên tử heteropolymer-tạm dịch dị polyme-được tạo thành từ sóng tử ngoại của Mặt Trời tác động vào các phân tử hữu cơ) và silicat.[7] Những vành đai chính được cấu tạo từ các phần tử từ 1 centimet đến 10 met.[8]

Vùng Cassini tối chia Vành đai B rộng ở trong với Vành đai A ở ngoài, hình được chụp bởi Máy ảnh đặc biệt dùng cho khảo sát (Advanced_Camera_for_Surveys) của Kính thiên văn vũ trụ Hubble (22/3/2004). Vành đai C mờ hơn nằm ngay bên trong Vành đai B.

Trong khi các khoảng khoảng trống lớn nhất trong những vành đai, như Vùng Cassini hay Khoảng trống Encke, có thể nhìn thấy được từ Trái Đất thì cả hai tàu thăm dò Voyager còn phát hiện những vành đai này còn có một cấu trúc phức tạp gồm hàn ngàn khoảng trống và các ringlet hẹp. Cấu trúc này được cho rằng đã hình thành, theo nhiều cách khác nhau, từ lực hấp dẫn của nhiều mặt trăng của Sao Thổ. Một vài khoảng trống khá sạch sẽ do chuyển động của moonlet (tiểu nguyệt, mặt trăng nhỏ) như Pan,[9] nhiều khoảng trống khác vẫn còn chưa được phát hiện và một vài ringlet có vẻ như đang được giữ bởi lực hấp dẫn của các vệ tinh chăn dắt (shepherd satellite) (giống như Prometheus và Pandora giữ vành đai F).[chưa có nguồn] Các khoảng trống khác hình thành từ sự cổng hưởng giữa chu kỳ quỹ đạo của các phần tử trong khoảng trống và nhiều mặt trăng nặng hơn ở xa hơn bên ngoài; Mimas đang giữ vùng Cassini theo cách này.[chưa có nguồn] Vẫn còn nhiều cấu trong trong các vành đai chứa sóng xoắn ốc (spiral wave) được tạo ra từ những nhiễu loạn hấp dẫn tuần hoàn của những mặt trăng bên trong với sự cộng hưởng yếu hơn.[chưa có nguồn]

Các dữ liệu lấy từ tàu thăm dò Cassini cho thấy các vành đai của Sao Thổ tự tạo ra bầu khí quyển của riêng mình và độc lập với bầu khí quyển của hành tinh. Bầu khs quyển cấu tạo từ các phân tử khí oxy được tạo ra từ các bức xạ tử ngoại từ Mặt Trời phản ứng với băng trong các vành đai. Mô phóng tương tác giữa các phân tử băng và tia tử ngoại cho thấy nó giải phóng ra nhiều thứ khác ngoài O2. Theo mô hình này, H2 cũng xuất hiện. Bầu khí quyển O2 và H2 mỏng đến nối nếu nó cô đặc lại trong các vành đai thì nó chỉ dày bằng một nguyên tử.[10] Các vành đai còn có bầu khí quyển OH tương tự. Giống như O2, bầu khí quyển này cũng tạo ra từ các phân tử nước nhưng lại trong trường hợp chúng bị va chạm với các hạt electron giải phóng từ mặt trăng Enceladus của Sao Thổ. Bầu khí quyển này mặc dù rất mỏng nhưng đã được phát hiện bởi Kính thiên văn Vũ trụ Hubble tại Trái Đất.[11]

Sao Thổ cho ra các đường vân phức tạp trong độ sáng của mình.[12] Hầu hết sự biến thiên là do sự thay đổi vị trí của các vành đai,[13][14] và điều này xảy ra hai lần mỗi chu kỳ. Tuy nhiên, một nguyên nhân khác là sự thay đổi độ lệch tâm của quỹ đạo của hành tinh đã làm bán cầu bắc sáng hơn bán cầu nam.[15]

Năm 1980, Voyager 1 đã có một chuyến bay ngang qua Sao Thổ và cho thấy vành đai F được cấu tạo từ ba vành đai hẹp có hình dáng của những dây bện với cấu trúc phức tạp; ngày nay chúng ta đã biết hai vành đai ngoài chứa các viên, nút thắt và tảng (knob, kink, lump) đã tạo ra hình ảnh dây bện, với vành đai thứ ba mờ hơn nằm trong chúng.[chưa có nguồn]

 Ảnh chụp từ tàu thăm dò Cassini ở phần không được chiếu sáng của các vành đai Sao Thổ (9/5/2007).

 Trích dẫn

6# ^ “Saturn’s Cassini Division”. StarChild. https://starchild.gsfc.nasa.gov/docs/…_division.html. Retrieved on 2007-07-06.
7# ^ “James Clerk Maxwell on the nature of Saturn’s rings”. JOC/EFR. March 2006. https://www-history.mcs.st-andrews.ac…ll_Saturn.html. Retrieved on 2007-07-08.
8# ^ Cornell University News Service (2005-11-10). “Researchers Find Gravitational Wakes In Saturn’s Rings”. ScienceDaily. https://www.sciencedaily.com/releases…1110220809.htm. Retrieved on 2008-12-24.
9# ^ Nicholson, P.D. and 16 co-authors (2008). “A close look at Saturn’s rings with Cassini VIMS”. Icarus 193: 182–212. doi:10.1016/j.icarus.2007.08.036. https://adsabs.harvard.edu/abs/2008Icar..193..182N.
10# ^ Zebker, H.A., Marouf, E.A., and Tyler, G.L. (1985). “Saturn’s rings – Particle size distributions for thin layer model”. Icarus 64: 531–548. doi:10.1016/0019-1035(85)90074-0. https://adsabs.harvard.edu/abs/1985Icar…64..531Z.
11# ^ Jerome Brainerd, “Saturn’s Rings”, The Astrophysics Spectator, Issue 1.8, 24 November 2004, retrieved 27 May 2009.
12# ^ Glen R. Stewart, S. J. Robbins, J. E. Colwell, “Evidence for a Primordial Origin of Saturn’s Rings”, 39th Annual Division of Planetary Sciences Conference, 8 October 2007, retrieved online 27 May 2009.
13# ^ Burns, J.A.; Hamilton, D.P.; Showalter, M.R. (2001). “Dusty Rings and Circumplanetary Dust: Observations and Simple Physics”. in Grun, E.; Gustafson, B. A. S.; Dermott, S. T.; Fechtig H. (pdf). Interplanetary Dust. Berlin: Springer. pp. 641–725. https://www.astro.umd.edu/~hamilton/r…urHamSho01.pdf.
14# ^ Rincon, Paul (July 1, 2005). “Saturn rings have own atmosphere”. British Broadcasting Coorperation. https://news.bbc.co.uk/1/hi/sci/tech/4640641.stm. Retrieved on 2007-07-06.
15# ^ Johnson, R. E. (2006). “The Enceladus and OH Tori at Saturn”. The American Astronomical Society. https://adsabs.harvard.edu/cgi-bin/np…2bf06f4d906731. Retrieved on 2007-07-07.

 Trịnh Khắc Duy – PAC