Lý giải một trong những điều bí ẩn nhất về Sao Thổ

Nghiên cứu mới cho thấy Titan không hình thành một cách đơn độc mà là kết quả của một vụ va chạm tàn khốc giữa hai Mặt Trăng cổ đại. Sự kiện này không chỉ tạo ra một thiên thể khổng lồ mà còn gián tiếp hình thành nên những vành đai rực rỡ xung quanh hành tinh khí này.

Titan là một trong những vật thể kỳ lạ nhất trong hệ Mặt Trời. Nó có kích thước lớn đến mức lực hấp dẫn của nó khiến Sao Thổ phải lắc lư và nghiêng đi. Hiện tại, Titan đang di chuyển ra xa Sao Thổ với tốc độ khoảng 11cm mỗi năm. Tốc độ này nhanh hơn nhiều so với những dự đoán trước đây của giới thiên văn học. Nếu xu hướng này tiếp tục, Mặt Trăng khổng lồ này có thể bị văng hoàn toàn khỏi quỹ đạo của mình trong tương lai xa.

Công trình do ông Matija Ćuk tại Viện SETI dẫn đầu được công bố trên The Planetary Science Journal. Nhóm nghiên cứu kết hợp dữ liệu từ tàu vũ trụ Cassini với các mô phỏng động lực học. Họ đề xuất rằng khoảng 500 triệu năm trước, Titan đã va chạm với một mặt trăng lớn khác. Mặt trăng này sau đó biến mất, nhưng để lại dấu vết trong chuyển động của cả hệ.

Vụ va chạm thay đổi diện mạo hành tinh

Vụ va chạm cổ đại này được coi là chìa khóa để giải thích độ nghiêng 26,7 độ của Sao Thổ. Trong nhiều thập kỷ, các nhà thiên văn tin rằng sự nhiễu loạn hấp dẫn từ Sao Hải Vương là nguyên nhân chính. Tuy nhiên, dữ liệu chi tiết từ sứ mệnh Cassini cho thấy sự tương tác giữa hai hành tinh không hoàn toàn đồng bộ. Điều này chứng tỏ có một yếu tố tác động khác đã bị bỏ lỡ trong các mô hình tính toán trước đây.

Năm 2022, một giả thuyết nổi bật cho rằng từng có một Mặt Trăng tên là Chrysalis quay quanh Sao Thổ. Theo kịch bản đó, Chrysalis bị kéo quá gần hành tinh khoảng 160 triệu năm trước và bị lực hấp dẫn xé toạc, các mảnh vỡ sau đó tạo thành hệ vành đai. Nhưng xác suất cho sự kiện này được đánh giá là khá thấp.

Nghiên cứu mới phát triển ý tưởng theo hướng khác. Thay vì chỉ bị phá hủy, mặt trăng đã mất có thể đã va chạm trực tiếp với Titan. Ông Ćuk gọi nó là “proto-Hyperion”, với kích thước lớn gấp 1.000 lần Hyperion hiện nay. Sau va chạm, phần lớn khối lượng của nó hợp nhất vào Titan. Phần còn lại tạo thành Hyperion với hình dạng méo mó và chuyển động hỗn loạn như hiện tại.

Một nghiên cứu công bố vào tháng Hai, cho rằng bề mặt Titan trẻ chỉ khoảng 300 triệu năm tuổi dựa trên việc thiếu các hố va chạm, cũng củng cố giả thuyết va chạm này, ông Ćuk nhận định.

Mọi thứ rất phức tạp

Dù các mô hình máy tính rất thuyết phục, nhưng các nhà khoa học vẫn cần bằng chứng thực tế từ bề mặt Titan. Mọi hy vọng hiện đang đổ dồn vào sứ mệnh Dragonfly của NASA. Đây là một thiết bị bay không người lái chạy bằng năng lượng hạt nhân có kích thước tương đương một chiếc ô tô. Dragonfly sẽ bay qua bầu khí quyển dày đặc của Titan và hạ cánh tại nhiều vị trí khác nhau để phân tích mẫu đất đá.

Sự tiến hóa của các mặt trăng trong hệ Sao Thổ và nguồn gốc của các vành đai là những câu đố hấp dẫn đã thu hút các nhà khoa học, theo Linda Spilker, một nhà khoa học nghiên cứu hành tinh cấp cao tại Phòng thí nghiệm Sức đẩy Phản lực của NASA, người không tham gia nghiên cứu.

Theo kế hoạch, Dragonfly sẽ được phóng vào năm 2028 và tiếp cận Titan vào cuối năm 2034. Các thiết bị hiện đại trên tàu sẽ phân tích thành phần hóa học của bề mặt. Nếu kết quả cho thấy sự khác biệt về địa chất hoặc các dấu vết của một cuộc sáp nhập vật chất, giả thuyết của ông Ćuk sẽ chính thức được xác nhận. Điều này sẽ thay đổi hoàn toàn hiểu biết của nhân loại về cách các hệ mặt trăng tiến hóa theo thời gian.

Việc giải mã Titan không chỉ là hiểu về một mặt trăng xa xôi. Nó còn giúp chúng ta hiểu về nguồn gốc của sự sống và các điều kiện hình thành hành tinh. Titan là nơi duy nhất ngoài Trái Đất có chất lỏng chảy trên bề mặt, dù đó là methane lỏng chứ không phải nước. Hiểu được cách hành tinh này hình thành giúp các nhà khoa học dự đoán tốt hơn về các thiên thể có khả năng nuôi dưỡng sự sống trong vũ trụ.

Các chuyên gia ví nghiên cứu này như một cuộc điều tra pháp y quy mô hành tinh. Dữ liệu từ Cassini đã cung cấp những manh mối quan trọng về các biến cố xảy ra hàng trăm triệu năm trước. Từ những bằng chứng đó, các nhà khoa học xác định Titan có thể là nhân tố then chốt giải thích độ nghiêng, quỹ đạo và sự hình thành các vành đai của Sao Thổ, qua đó làm sáng tỏ lịch sử tiến hóa phức tạp của hệ hành tinh này.