SAO THỔ - Hành tinh kỳ vĩ nhất | SAMURICE
Sao Thổ là hành tinh dễ nhận diện nhất trong tất cả các hành tinh của hệ mặt trời. Vành đai và vẻ đẹp của nó là không thể so bì. Tuy nhiên, đây cũng là nơi chứa đựng vô cùng nhiều những bí ẩn mà nhân loại vẫn cần lời giải đáp.
Trí tò mò là một thứ nguy hiểm, nó có thể dẫn ta đến những nơi xa vời lạ lẫm, thậm chí lạ tới mức khó giải thích được vì sao nơi này lại tồn tại. Và khi nhìn lên bầu trời, tự ngẫm về các vì sao, các hành tinh, có lẽ chắc chắn bất cứ ai cũng phải tò mò về hành tinh có tên Sao Thổ.
Tại sao hành tinh này lại khổng lồ tới vậy? Tại sao nó lại có ngần ấy mặt trăng? Tại sao nó lại có màu vàng? Và câu hỏi quan trọng nhất, tại sao nó lại có những chiếc vòng kỳ vĩ đến vậy?
Hành tinh khí
Có một câu đùa quen thuộc trong giới thiên văn là nếu đặt sao Thổ lên nước, nó sẽ nổi lềnh bềnh như miếng xốp, quan trọng là phải tìm được bể nước đủ to để đặt được sao Thổ vào. Lý do vì sao Sao Thổ có thể nổi được trên nước là bởi hai điều, điều đầu tiên nằm ở tính chất của hành tinh này. Sao Thổ, cùng với 3 người chị em khác là Thiên vương, Hải Vương và sao Mộc, đều là những hành tinh khí khổng lồ hay các Gas Giants.
Các Gas Giant là gì? Đây cũng là một câu hỏi khá hóc búa với các nhà thiên văn khi mới khám phá ra sự khổng lồ của các hành tinh trên. Giả thuyết lý giải cho sự tồn tại của các khối khí khổng lồ hiện đang được ủng hộ nhiều nhất liên quan tới sự hình thành của hệ mặt trời.
Ban đầu, hệ mặt trời là tàn tích của một vụ nổ siêu tân tinh. Sau vụ nổ, vật chất được giải phóng sẽ tích tụ lại và tạo ra mặt trời. Khối lượng khổng lồ của mặt trời tạo ra trọng trường khổng lồ làm các khối vật chất quanh nó bị ảnh hưởng. Các khối vật chất sẽ quay vòng theo quỹ đạo, quyện vào nhau và tạo ra các khối đất đá lớn. Trong khi đó mặt trời sẽ tỏa ra các sóng năng lượng khiến các vật chất nhẹ hơn như các loại khí bị đẩy ra xa còn những khối đất đá sẽ ở lại gần trung tâm. Khí ga bị đẩy ra xa sẽ bị mắc kẹt lại ở những khối đất đá có trọng trường lớn. Cứ thế, các khối khí cứ đầy lên theo thời gian, tăng cường khối lượng cho các khối đất đá ở lõi và tích tụ lại thành những hành tinh khí khổng lồ, các Gas Giants.
Các Gas Giants có khối lượng khổng lồ nhờ sự tích tụ của khí, bán kính các hành tinh này thường phải bằng nhiều Trái Đất. Sao Thổ là hành tinh khổng lồ thứ 2 của hệ mặt trời với bán kính lên tới 58.232 km, gần bằng 10 lần Trái Đất.
Tuy nhiên, kích thước khổng lồ của sao Thổ không đi kèm với mật độ vật chất cao, có nghĩa là hành tinh này thực sự rỗng như xốp, đây chính là điều thứ 2 khiến sao Thổ nổi. Các nhà thiên văn vẫn chưa thể dám chắc là bề mặt sao Thổ sẽ là mặt đất như Trái Đất hay sẽ là những vật chất lạ như Hydro thể rắn. Tuy nhiên họ có thể đo được khối lượng riêng của hành tinh này và kết quả là 687 kg/m³, nhỏ hơn nước là 997 kg/m³. Vì lý do này, nếu có hồ nước đủ lớn để đặt sao Thổ vào, nó sẽ nổi chứ không chìm được.
Không chỉ khối lượng riêng.
Bên cạnh sự bành trướng vĩ đại này, các hành tinh khí ga khổng lồ trong hệ mặt trời còn có thể tạo ra một điều kỳ diệu mà các hành tinh đất đá như Trái Đất và sao Hỏa không thể làm được, đó là chứa đựng những vành đai khổng lồ.
Nhưng từ đâu mà những vành đai này ra đời?
Vành đai & Mặt trăng
Vành đai sao Thổ có lẽ là điểm nhấn lớn nhất của hành tinh này. Tuy nhiên để giải thích được nguồn gốc của nó, các nhà thiên văn đã phải vắt óc trong rất nhiều năm để đưa ra được các giả thuyết phù hợp.
Giả thuyết đầu tiên dành cho sự ra đời của vành đai này đến từ nhà thiên văn người Pháp Édouard Roche vào thế kỷ 19. Theo ông, vành đai này sinh ra từ một thảm họa thiên văn, đó là sự xé tan của một mặt trăng. Trọng lực của sao Thổ quá khổng lồ, nó có một giới hạn nhất định về quỹ đạo dành cho các mặt trăng. Khi chạm vào giới hạn này, trọng lực của sao Thổ sẽ thống trị thiên thể xấu số và xé tan nó thành từng mảnh. Theo giả thuyết của ông, một mặt trăng giả định được đặt tên là Veritas đã được hình thành quá gần với sao Thổ. Và qua thời gian, khi nó tiếp cận giới hạn trọng trường, mặt trong của mặt trăng bị giữ lại bởi trọng trường trong khi mặt ngoài tiếp tục di chuyển theo quán tính.
Kết quả là thiên thể đã bị xé vụn, vỡ tan thành tỉ tỉ thiên thạch nhỏ, rải rác khắp nơi quanh sao Thổ. Trong khi đó, các mặt trăng khác của sao Thổ, nhỏ hơn và nhanh hơn, bay quanh hành tinh và gom đống tàn tích đó thành những vành đai như ngày nay nhờ trọng trường nhỏ bé của chúng.
Một giả thuyết khác là nhờ khối lượng khổng lồ của sao Thổ, nó đã hút về mình những tàn tích sinh ra từ những vụ va chạm thiên văn trong quá khứ, bao gồm cả các khối khí, băng và các thiên thạch nhỏ hơn để tạo ra vành đai như hiện nay.
Giả thuyết nào là đúng, giả thuyết nào là sai, các nhà thiên văn vẫn đang tìm lời giải đáp, nhưng cho dù có thế nào, ta cũng phải công nhận rằng đây quả thực là một kỳ quan vĩ đại của tạo hóa.
Qua thời gian, các nhà thiên văn phát triển ống kính viễn vọng của mình và bắt đầu có cái nhìn kỹ hơn về hành tinh này và vành đai của nó. Đường kính vành đai dễ nhìn thấy nhất của sao Thổ là 250.000 km, gần bằng ⅔ khoảng cách giữa Trái Đất và mặt trăng. Và dễ nhìn thấy nhất có nghĩa là vành đai sao Thổ có nhiều khám phá hơn chúng ta nghĩ.
Đầu tiên, các nhà thiên văn thấy rằng sao Thổ có 1 vành đai lớn. Nhưng khi Giovanni Domenico Cassini nhìn kỹ hơn, ông nhận ra có hẳn một đường phân cách trong vành đai này. Và thế là đường phân cách Casini ra đời, chia vành đai làm đôi. Sau đó, họ phát hiện ra nhiều vành đai khác rồi từ từ đánh tên theo thứ tự khám phá. A, B, C, D với D nằm trong cùng.
Tuy nhiên, qua thời gian, các vành đai mờ ảo khác của hành tinh này cũng dần được phát hiện ra. Các vành đai mới được khám phá hay các vành đai ngoài còn kỳ vĩ hơn các vành đai chính.
Vành đai ngoài đầu tiên có thể nhắc tới là vành Janus/Epimetheus, được hình thành quanh quỹ đạo hai mặt trăng Janus và Epimetheus, cụ thể là khu vực giữa vành đai F và vành đai G.
Đường cong Methone và Anthe là 2 đường đặc biệt nằm ở khu vực vành đai ngoài. Hai đường cong mờ ảo này mới được khám phá vào năm 2006 và 2007. Hai đường cong này chủ yếu là bụi và tồn tại quanh quỹ đạo hai mặt trăng Methone và Anthe của sao Thổ.
Cũng là bụi nhưng không chỉ là một đường cong, Pallene là vành đai nằm ngoài mặt trăng Pallene, được phỏng đoán là sinh ra nhờ bụi của thiên thể này sau nhiều va chạm vũ trụ.
Không như các vành đai kể trên, vành đai E dày hơn 2000km và được cấu tạo chủ yếu từ các hạt bụi nhỏ. Vì lý do này các nhà thiên văn cho rằng có thể nó được sinh ra từ các núi lửa lạnh của mặt trăng Enceladus. Và khi vệ tinh du hành ra phía sau của sao Thổ, để ánh sáng mặt trời rọi khắp hành tinh, vành đai E hiện lên như hào quang khổng lồ bao bọc hệ vành đai kỳ vĩ này.
Đến đây, những tưởng rằng vành đai E sẽ là vành đai cuối cùng, nhưng không, câu chuyện vành đai của sao Thổ còn dài nữa.
Cuối năm 2009, thông qua kính viễn vọng Spitzer, các nhà thiên văn phát hiện ra một đĩa vật chất mỏng hơn tờ nằm trên quỹ đạo của mặt trăng Phoebe. Đây là một khoảng không khổng lồ, bắt đầu từ bán kính 6 triệu km cho tới 12 triệu km của sao Thổ. Với đường kính này, ta có thể xếp vừa 300 sao Thổ cạnh nhau. Việc khám phá ra vành đai Phoebe thực sự đã khiến các nhà thiên văn phải nghĩ lại về các vành đai của hành tinh khí ga, về sự tồn tại của nó quanh các hành tinh khác như sao Mộc và Hải Vương.
Nhưng đó mới chỉ là khởi đầu về hành trình khám phá các vành đai. Những mặt trăng của Sao Thổ sẽ như các chó chăn cừu, nó sẽ chăn các thiên thạch nhỏ trong vành đai của hành tinh mẹ. Nhờ trọng lực của các mặt trăng, thiên thạch sẽ bị mắc kẹt trong một mặt phẳng ngang, mỏng đến 10 mét và bất cứ thiên thạch nào bị lạc đều sẽ bị trọng lực hành tinh kèm trọng lực các mặt trăng kéo về vị trí của nó trong vành đai này.
Ngoài ra, các mặt trăng cũng là một nguyên nhân gây ra khoảng hở giữa các vành đai. Mặt trăng nhỏ bé có tên Pan của sao Thổ đã hút rất nhiều các thiên thể trong vành đai và tạo ra khoảng hở giữa vành đai A có tên là Encke.
Trong khi đó, có cả những mặt trăng đặc biệt như Prometheus, lao thẳng qua vành đai F và để lại dấu ấn của mình dưới dạng những gợn sóng trên vành đai,
Nhắc tới mặt trăng, sao Thổ là hành tinh chứa đựng nhiều mặt trăng nhất trong hệ mặt trời. Lượng mặt trăng đã được xác định của hành tinh này lên đến hơn 140 thiên thể với kích thước và tính chất có biên độ từ siêu nhỏ bé với đường kính chỉ hơn vài chục mét gọi là các Moonlets cho tới những con quái vật khổng lồ như người khổng lồ có tên “người khổng lồ” hay theo tiếng anh là Titan.
Titan có thể coi là mặt trăng đặc biệt nhất của cả hệ mặt trời. Với kích thước lớn hơn cả sao Thủy, Titan là mặt trăng duy nhất có bầu khí quyển. Vì khoảng cách với mặt trời, Titan không bị gió mặt trời thổi bay bầu khí quyển như sao Thủy, vậy nên nó giữ được các lớp khí đặc bao quanh mình. Khí quyển của Titan chủ yếu là Nitro, Methan và các tạp chất khác. Nhờ khí quyển này, các nhà khoa học tin rằng Titan có khả năng chứa đựng sự sống. Tuy nhiên, đây vẫn chỉ là một giả thuyết cần có thêm nghiên cứu trong tương lai.
Còn về hiện tại, khi nhìn lên bầu trời, thứ chúng ta thấy là một mặt trăng sáng ngời với bầu khí quyển đặc quánh, chứa đầy tiềm năng và cơ hội để tìm hiểu và khám phá.
Bão hành tinh
Một đặc điểm chung của các hành tinh khí ga khổng lồ là ở những cơn bão. Với bầu khí quyển có thể nhét vừa vài chục hành tinh xanh, những người khổng lồ này có khả năng tạo ra những cơn bão kinh khủng khiếp đến khó tả.
Với nhiệt độ thấp hơn âm 180 độ C, bề mặt khí quyển sao Thổ chứa đựng những tinh thể amonia và những cơn gió thổi với vận tốc lên tới 180 km/h. Những cơn gió này sẽ xé nát bất cứ sinh vật nào. Tuy nhiên, mọi thứ còn tệ hơn khi đi sâu hơn vào hành tinh. Qua lớp gió khổng lồ đó là những tầng mây nước đá khổng lồ chứa đựng những tia sét mạnh hơn vạn lần so với ở Trái Đất.
Càng vào sâu trong hành tinh, nhiệt độ càng cao. Dưới cùng của lớp mây này sẽ là nơi mà trọng lực khổng lồ của hành tinh tạo ra áp suất lớn tới mức khí Hydro và Heli trở thành dạng lỏng và nhiệt độ bắt đầu tăng dần lên đến 100 độ C.Và khi tiến tới kilomet thứ 30.000, nhiệt độ lên đến 9000 độ C, áp lực từ hành tinh khiến khí Heli và Hydro chuyển thành thể rắn.
So với bầu khí quyển sao Thổ thì bầu khí quyển Trái Đất mỏng như tờ. Nhưng những cơn bão cấp 5 cấp 6 trên hành tinh xanh đã đủ sức để tạo sự diệt vong ở muôn nơi. Trên sao Thổ, nơi khí quyển có thể nhét vừa cả hành khác, mọi thứ sẽ khủng khiếp tới mức nào?
Cơn thịnh nộ của thiên nhiên sao Thổ có thể kéo dài lên đến vài tháng cùng với những lốc xoáy có đường kính lên tới cả ngàn kilomet. Tuy nhiên đó cũng chỉ là một cơn gió nhỏ so với đại họa trên hành tinh này.
Năm 1876, nhà thiên văn Asaph Hall đã tìm ra một đốm trắng trên sao Thổ và ông dùng nó để theo dõi hành trình tự quay của hành tinh này. Trong thế kỷ tiếp theo, sự phát triển của công nghệ kéo theo hàng trăm nghiên cứu khác nhau về đốm trắng của hành tinh. Họ nhận ra nó không đơn thuần chỉ là một đốm, một đám mây hay một cái gì đó đơn giản. Đó là một con quái vật.
Đốm trắng khổng lồ này được đặt tên rất phù hợp, The Great White Spot, nghĩa là đốm trắng khổng lồ. Qua theo dõi, nó đã tồn tại từ lâu và có thể đã du hành quanh sao Thổ nhiều lần. Qua giả thuyết về thời tiết sao Thổ, các nhà thiên văn cho rằng nhờ chu kỳ mùa của hành tinh mà cơn bão này được ra đời. Mùa đông tới khiến nước tích tụ lại, rơi xuống theo những cơn mưa, làm nguội khí hydro và heli đang sôi sục bên dưới, tạo ra đối lưu. Đối lưu ở môi trường cực đoan như sao Thổ sẽ tạo ra những cơn gió với sức hủy diệt kinh hoàng, dần dần quyện lại với nhau và tạo nên cơn bão màu trắng trải dài cả ngàn kilomet trên sao Thổ. Cứ khoảng 28 năm, sao Thổ lại vào đông và cơn bão như thế này lại xuất hiện.
Nhưng lần nữa, cơn bão này cũng chỉ là cơn gió thoảng qua đối với quái vật thực thụ của hành tinh.
Mọi hành tinh khí ga khổng lồ đều có những cơn bão sinh ra ở hai cực của nó và sao Thổ không phải là ngoại lệ. Cực nam của hành tinh chứa đựng một vòi rồng khổng lồ với mắt bão có đường kính lên tới…2 trái đất. Khác với cơn bão trắng có chu kỳ theo mùa, cơn bão nam cực này tồn tại mãi mãi. Nhờ sức ép của khí quyển và khả năng tự quay quanh trục của mình, bão nam cực của sao Thổ không bao giờ ngừng lại.
Tuy nhiên, cơn bão này cũng chưa là gì.
Đây là con mắt của bắc cực sao Thổ. Chúng ta có thể nhét một Trái Đất vào đó. Và khi nhìn rộng ra, chúng ta có một hình lục giác kỳ lạ nằm vừa vặn quanh cơn bão.
Tại sao lại có một hình lục giác ở đây? Tạo hóa có thể tạo ra một hình lục giác ở cực bắc của hành tinh sao?
Câu trả lời là… Có!
Giả thuyết của các nhà thiên văn là tốc độ gió ở cực Bắc so với không gian xung quanh là không đồng đều. Vậy nên các cơn lốc sẽ được tạo ra, xô đẩy nhau và dần hình thành khối hình lục giác. Để kiểm chứng cho giả thuyết, các nhà khoa học đã tạo điều kiện cho các dòng nước chảy với tốc độ khác nhau được va chạm, xô đẩy lẫn nhau. Kết quả là họ đã đúng.
Ở hành tinh nhỏ bé với khí quyển mỏng như Trái Đất, việc hình thành nên cơn bão hình lục giác là một điều vô tưởng. Có lẽ chỉ trong phim mới có được. Nhưng với điều kiện khí hậu cực đoan như ở hành tinh khí ga khổng lồ này, cơn lốc hình lục giác có lẽ lại là điều hiển nhiên.
Sao Thổ
Sao Thổ, hành tinh thứ 6 của hệ mặt trời, hành tinh mang tên thần của sự sinh thành, của cái chết, sự sung túc và sự đổi mới quả thực là một nơi thú vị.
Dù không phải là hành tinh duy nhất có vành đai thiên thạch nhưng nó lại là vành đai điển hình nhất. Dù không phải là hành tinh khí ga duy nhất nhưng nó lại là nơi có những cơn bão đặc biệt nhất. Và dù không phải nơi duy nhất có mặt trăng nhưng mặt trăng của nó lại chứa đựng những hứa hẹn hấp dẫn nhất. Saturn hay Sao Thổ là một hành tinh kỳ lạ, là một biểu tượng bất cứ ai nhìn vào cũng nhận ra. Và tất nhiên, nó cũng là nguồn cảm hứng đến với thiên văn cho nhiều người. Rất nhiều nhà thiên văn ngày nay đều bén duyên với những vì sao sau khi có được ống viễn vọng đầu đời, nhìn lên trời và bắt gặp hành tinh này. Nó đẹp, nó hấp dẫn, nó kỳ bí, nó khơi gợi trong ta những câu hỏi về thế giới quanh mình, về sự tạo hóa, về ranh giới giữa thực và hư, về cách vũ trụ hoạt động.
Và có thể nói ngắn gọn, sao Thổ là hành tinh đẹp nhất hệ mặt trời.

Khoa học - Công nghệ
/khoa-hoc-cong-nghe
Bài viết nổi bật khác
- Hot nhất
- Mới nhất
Hãy là người đầu tiên bình luận bài viết này