“Những con cá mập có tuổi đời lớn hơn vòng Saturn”

Thùy Dương 4 tháng ago 8 min read

Với khoảng 450 triệu năm trước, thế giới đã khác hẳn so với ngày nay. Thời điểm đó, động vật không xương sống thống trị đại dương, cây trồng trên cạn mới xuất hiện và khủng long đã 230 triệu năm tuổi. Và đây cũng là thời điểm cá mập đã xuất hiện và đứng đầu chuỗi thức ăn cho đến ngày nay. Tuy nhiên, bài viết này không phải về cá mập và sự sống trên Trái đất, mà là về Sao Thổ và các vành đai của nó. Những chiếc nhẫn mang tính biểu tượng không phải lúc nào cũng tồn tại và các vành đai về cơ bản là hàng tỷ hạt băng, tàn tích của sao chổi, tiểu hành tinh hoặc các vật thể khác. Tuy nhiên, chúng cũng bị “ô nhiễm” bởi các loại vật chất khác. Các vành đai của Sao Thổ đã gây tranh cãi trong nhiều thập kỷ, một số cho rằng chúng già hơn, trong khi một số khác nói rằng chúng trẻ hơn. Tuy nhiên, các nhà khoa học đã đưa ra kết luận rằng các vành đai của Sao Thổ phải tương đối trẻ theo tiêu chuẩn thiên văn và có thể chỉ vài trăm triệu năm. Các tính toán mới dựa trên dữ liệu từ tàu vũ trụ Cassini hỗ trợ điều này. Các nhà khoa học cũng tin rằng nghiên cứu về các vành đai này có thể giúp chúng ta khám phá ra điều gì đã xảy ra trong hệ thống Sao Thổ vài trăm triệu năm trước và cuối cùng tìm thấy những khối xây dựng của sự sống trên các mặt trăng của Sao Thổ.

Khoảng 450 triệu năm trước, thế giới là một nơi rất khác. Động vật không xương sống, cụ thể là động vật thân mềm và động vật chân đốt, thống trị các đại dương. Những cây trồng trên cạn đầu tiên vừa xuất hiện. Cây không tồn tại. Khủng long đã 230 triệu năm tuổi. Ở biển xuất hiện đàn cá hàm mới. Những loài cá này, mà ngày nay chúng ta gọi là cá mập, vẫn đứng đầu chuỗi thức ăn cho đến ngày nay, thống trị các hệ sinh thái và chịu đựng một số sự tuyệt chủng tàn khốc nhất trên hành tinh của chúng ta.

Cá mập có lẽ không có kính viễn vọng và có lẽ, chúng không thực sự quan tâm đến bầu trời đêm. Nhưng nếu họ đã nhìn thấy Sao Thổ, thì nó sẽ trông rất khác so với ngày nay. Đặc biệt, nó sẽ không có chiếc nhẫn riêng.

Tín dụng hình ảnh: NASA.

Nếu bạn nghĩ rằng đây là về cá mập và sự sống trên Trái đất – xin lỗi về điều đó. Đó là về Sao Thổ và các vành đai của nó. Những chiếc nhẫn mang tính biểu tượng không phải lúc nào cũng tồn tại. Các vành đai về cơ bản là hàng tỷ hạt băng, tàn tích của sao chổi, tiểu hành tinh hoặc các vật thể khác đã vỡ ra trước khi đến Sao Thổ và được giữ cố định bởi lực hấp dẫn mạnh của hành tinh.

Nhưng những tảng băng này cũng bị “ô nhiễm” bởi các loại vật chất khác. Mặc dù chúng chỉ chiếm chưa đến 2% tổng số vòng, nhưng chúng có thể cung cấp manh mối về cách các vòng hình thành.

Trong nhiệm vụ cuối cùng của mình, tàu vũ trụ Cassini đã thực hiện 22 quỹ đạo giữa Sao Thổ và các vành đai của nó. Trong thời gian đó, nó đã phân tích chi tiết chiếc nhẫn và đo xem nó thay đổi như thế nào theo thời gian, với việc bổ sung vật liệu mới. Các tác động của thiên thạch không chỉ làm ô nhiễm các vành đai, mà cuối cùng chúng còn dẫn đến vật chất của vành đai trôi dạt vào trong về phía hành tinh.

Giáo sư danh dự về thiên văn học của Đại học Indiana Richard Durisen và Paul Estrada, một nhà khoa học nghiên cứu tại Trung tâm nghiên cứu Ames của NASA ở Thung lũng Silicon của California, đã ngoại suy những quan sát này

“Kết luận không thể chối cãi của chúng tôi là các vành đai của Sao Thổ phải tương đối trẻ theo tiêu chuẩn thiên văn, chỉ vài trăm triệu năm,” Durisen nói. “Nếu bạn nhìn vào hệ thống vệ tinh của Sao Thổ, sẽ có những dấu hiệu khác cho thấy điều gì đó kịch tính đã xảy ra ở đó trong vài trăm triệu năm qua.”

Một cuộc tranh luận cho các lứa tuổi

Ấn tượng của nghệ sĩ về các vành đai của Sao Thổ khi nhìn từ một trong các mặt trăng của nó. Tín dụng hình ảnh: NASA / Miền công cộng.

Cuộc tranh luận về các vành đai của Sao Thổ đã nổ ra trong nhiều thập kỷ. Một số nhà nghiên cứu cho rằng họ già hơn, một số trẻ hơn. Durisen và Estrada đứng về phía ‘trẻ hơn’ trong cuộc tranh luận. Lý do của họ là các thể vùi thiên thạch sẽ ăn mòn và ảnh hưởng đến các vành đai, khiến chúng cuối cùng mất đi sự gắn kết và sụp đổ.

Tính toán mới của họ, dựa trên dữ liệu từ Cassini, hỗ trợ điều này.

“Chúng tôi đã chứng minh rằng các vành đai lớn như Sao Thổ không tồn tại lâu,” Estrada nói. “Người ta có thể suy đoán rằng những vành đai tương đối nhỏ xung quanh những người khổng lồ băng và khí khác trong hệ mặt trời của chúng ta là tàn dư của những vành đai lớn như Sao Thổ. Có thể trong tương lai gần, nói về mặt thiên văn học, sau khi các vành đai của Sao Thổ bị mài mòn, chúng sẽ trông giống như các vành đai hiếm của Sao Thiên Vương.”

Vẫn còn sự không chắc chắn trong các tính toán, đặc biệt là về nguồn gốc của vật liệu ban đầu. Sự không chắc chắn này khiến người ta không thể biết tuổi chính xác của những chiếc nhẫn, nhưng các nhà nghiên cứu kết luận rằng chúng có thể nằm trong khoảng từ 100 đến 400 triệu năm và chắc chắn sẽ tồn tại trong thời gian ngắn trên quy mô vũ trụ.

Durisen cho biết các nhiệm vụ trong tương lai có thể làm sáng tỏ thêm nguồn gốc của những vành đai này — và nếu tìm hiểu thêm về chúng, chúng ta cũng có thể khám phá ra điều gì đã xảy ra trong hệ thống Sao Thổ vài trăm triệu năm trước. Điều này có thể đặc biệt thú vị vì một số mặt trăng của Sao Thổ, chẳng hạn như Europa hoặc Enceladus, có thể chứa nước lỏng bên dưới bề mặt đóng băng của chúng.

“Nếu chúng ta có thể tìm ra điều gì đã xảy ra trong hệ thống vài trăm triệu năm trước để hình thành các vành đai, thì cuối cùng chúng ta có thể khám phá ra lý do tại sao mặt trăng Enceladus của Sao Thổ lại phun ra những luồng nước biển sâu, băng và thậm chí cả chất hữu cơ”, Durisen kết luận. “Cuối cùng chúng ta cũng có thể tìm thấy những khối xây dựng của sự sống trên Enceladus.”

Tạp chí Tham khảo: Richard H. Durisen et al, Tốc độ dòng chảy khối lượng lớn trong các vành đai của Sao Thổ do vận chuyển đạn đạo và tải khối lượng, Icarus (2023). DOI: 10.1016/j.icarus.2022.115221