Nhân loại đã có cái nhìn thoáng qua về vành đai hành tinh lần đầu tiên trong hơn 400 năm, bắt đầu từ năm 1610. Galileo Galilei lần đầu tiên nhìn thấy sao Thổ bằng kính viễn vọng sơ khai của mình và nhận thấy rằng có những phần nhô ra ở cả hai bên của đĩa hành tinh, một đặc điểm mà ông gọi là "đôi tai" của sao Thổ. Các nhà thiên văn học khác, như Christiaan Huygens, đã tiến xa hơn vào giữa thế kỷ này và tìm thấy một khoảng trống giữa những phần nhô ra này và chính hành tinh vì Sao Thổ được bao quanh bởi một vành đai khổng lồ. Sao Thổ không phải là hành tinh duy nhất có vành đai, và trong thời gian kể từ đó, chúng ta đã khám phá ra những khoảng trống, mặt trăng và thiên thể nhỏ hơn trong hệ thống vành đai này.
Bây giờ, chúng ta đã biết rằng tất cả các hành tinh khí khổng lồ trong hệ Mặt trời đều có vành đai, ngoại trừ Sao Mộc, Sao Thiên Vương và Sao Hải Vương, có vành đai nhưng chúng mờ hơn nhiều so với vành đai của Sao Thổ. Ngoài ra, chúng ta đã biết rằng vành đai của Sao Thổ đang bốc hơi và có khả năng sẽ giống như vành đai của Sao Mộc sau 50–200 triệu năm nữa. Ngoài ra, một số tiểu hành tinh đã biết cũng có dấu hiệu sở hữu vành đai và ít nhất hai thiên thể phần ngoài hệ Mặt trời là Chiron và Quaoar đều có.
Tuy nhiên, những gì tạo nên vành đai hành tinh và nguồn gốc của chúng là gì? ra, bạo lực vũ trụ, chẳng hạn như va chạm với các vệ tinh đã tồn tại, có thể là một lời giải thích cho tất cả những điều đã nói về chúng. Dưới đây là những nguyên nhân hàng đầu.
Các nhà thiên văn học đã đưa ra giả định hợp lý rằng không có gì đặc biệt về việc chúng ta đang quan sát chúng ngay lập tức, tại thời điểm cụ thể này, khi các vành đai của sao Thổ lần đầu tiên được tìm thấy và trong nhiều thế kỷ sau đó, chúng được cho là đã tồn tại trong một khoảng thời gian rất dài, thậm chí lâu như chính hệ Mặt trời. Các vành đai, ít nhất là dựa trên thang thời gian của con người, dường như ở trạng thái tĩnh, ngụ ý rằng chúng đã tồn tại trong một khoảng thời gian rất dài, thậm chí lâu như chính hệ Mặt trời.
Tuy nhiên, đây không phải là lý do ưa thích cho vành đai của sao Thổ nếu chúng ta nhìn điều này bằng lăng kính của thiên văn học và vật lý hiện đại. Thay vào đó, hầu hết các nhà khoa học hiện tại ủng hộ một lý thuyết rất khác: vành đai chính của sao Thổ được hình thành rất gần đây, trong khoảng 200 triệu năm trước và thậm chí có thể vài chục triệu hay chỉ vài triệu năm trước, bởi một trong những mặt trăng tồn tại trước đó của nó bị phá.
Nếu chúng ta muốn hiểu về các hành tinh có vành đai khác mà chúng ta hiện biết, điều quan trọng là phải điều tra chúng nếu chúng ta muốn hiểu nguồn gốc đặc biệt của các vành đai chính quanh sao Thổ này. Xét cho cùng,Những phát hiện gần đây về vành đai Quaoarphủ nhận những suy nghĩ mà trước đây chúng ta đã đưa ra rằng không thể tồn tại vành đai ở một khoảng cách nhất định là kết quả của việc thừa nhận những suy nghĩ đó.
Hai hành tinh lớn nhất trong hệ Mặt trời của chúng ta là sao Mộc và sao Thổ, và chúng ta hãy so sánh một số đặc điểm chung và khác biệt của hai hành tinh này.
Sao Mộc hoàn thành một vành đai quay sau 9,9 giờ, trong khi sao Thổ hoàn thành một vành đai quay 10,5 giờ. Tuy nhiên, trục quay của sao Thổ nghiêng xa hơn so với của sao Mộc: 26,7 so với 3,13°.
Trong khi tất cả các mặt trăng lớn của Sao Mộc quay quanh quỹ đạo đều có độ nghiêng<1° so="" với="" trục="" quay="" của="" sao="" mộc,="" thì="" sao="" thổ="" có="" những="" ngoại="" lệ.="" iapetus="" -="" mặt="" trăng="" lớn="" thứ="" hai="" của="" sao="" thổ="" quay="" quanh="" quỹ="" đạo="" nghiêng="" hơn="" 15°="" so="" trục="" quay="" của="" hành="">
Sao Thổ tỏa sáng rực rỡ và lớn hơn nhiều cả về quy mô vật lý lẫn khối lượng so với sao Mộc, mặc dù sao Mộc có một hệ thống mỏng gồm các vành đai hầu như không thể nhìn thấy dưới ánh sáng khả kiến. Trên thực tế, các ước tính về khối lượng vành đai của cả hai hành tinh đều cho thấy vành đai của Sao Thổ lớn hơn gấp 100 lần so với Sao Mộc và có thể lớn hơn 100 triệu lần. Các vành đai của Sao Mộc chủ yếu được xây dựng bằng vật liệu bụi, có vẻ phù hợp với cấu tạo của một số mặt trăng gần đó, trong khi các vành đai của Sao Thổ được xây dựng gần như hoàn toàn bằng nước đá và có độ phản chiếu rất đáng kinh ngạc.
Tuy nhiên, đáng báo động nhất là các vành đai của sao Thổ hiện đang trong quá trình biến mất khá nhanh. Các vành đai của sao Thổ bốc hơi là kết quả của hai quá trình hoạt động cực kỳ nhanh chóng.
Mưa vành đai ion hóa là hiện tượng xảy ra khi tia cực tím từ Mặt trời chiếu vào các phân tử nước đá trong mưa và có thể được khuếch đại bất cứ khi nào các thiên thạch va chạm vì những va chạm đó tạo ra các đám mây plasma. Các phân tử và nguyên tử bên trong các vành đai bị kích thích bởi những phản ứng này, dẫn đến việc sản xuất các ion. Tầng điện ly tích điện của Sao Thổ tương tác với các ion đó bằng cách tăng tốc và di chuyển chúng lên vĩ độ cao xung quanh cả hai cực của Sao Thổ. Điều này dẫn đến cái gọi là "mưa vành đai" và sự rã rã của các vành đai chính ở mọi khoảng cách tính từ Sao Thổ.
Sự xâm nhập của bụi và băng vào xích đạo: Khi tàu Cassini tìm kiếm sao Thổ 'tự vẫn' trong những giây phút cuối đời, các thiết bị của Cassini đã tìm thấy rằng các hạt ở vành đai đang tích cực rơi xuống đường xích đạo của hành tinh, chẳng hạn như nước, khí mê tan, ni tơ, carbon dioxide, silicat và các hợp chất hữu cơ (chứa carbon).
Chúng ta có thể tính toán cả thời gian cần thiết để các vành đai còn lại phân rã và số lượng vành đai có thể được tạo ra trong tương lai bằng cách sử dụng tốc độ quan sát được của hai quá trình làm cạn kiệt vành đai này. Kết luận đáng báo động là những vành đai này có khả năng được tạo ra không quá 100 triệu năm trước và sẽ gần như biến mất hoàn toàn trong vành đai khoảng 100 triệu năm tới.
Mọi người thường tự hỏi tại sao các vành đai của Sao Thổ không hợp nhất để tạo thành một mặt trăng mới. Tương tự như vậy, và với cùng một câu trả lời, họ đã tự hỏi tại sao vành đai tiểu hành tinh cũng không hợp nhất thành hành tinh lớn duy nhất. Ba điều cần được xem xét: tổng khối lượng của các vành đai mảnh vụn; ảnh hưởng hấp dẫn của các vật thể khác trên quỹ đạo; và sự ổn định (hoặc không ổn định) vốn có trong các hạt nhỏ cố gắng phát triển thành các vật thể lớn hơn.
Một vật thể có lực hấp dẫn lớn có thể dễ dàng hình thành khi khối lượng tăng lên. Tuy nhiên, việc kết hợp một vật thể thành một đối tượng sẽ khó khăn hơn khi khối lượng nhỏ hơn. Các vành đai tiểu hành tinh, được tạo thành từ hàng nghìn thiên thể lớn nhỏ khác nhau, chỉ bằng khoảng 3% khối lượng mặt trăng của Trái đất và các vành đai chính của Sao Thổ, chỉ bằng 41% khối lượng của Mimas, mặt trăng lớn thứ 7 của Sao Thổ.
Và cuối cùng, khi nhìn vào bên trong vành đai của sao Thổ, chúng ta thấy một số lượng lớn các mặt trăng tạo thành các khoảng trống trên vành đai, nhưng chúng không tồn tại lâu trước khi bị xé toạc bởi lực triều của sao Thổ cộng với các thiên thể xung quanh hoặc trước khi bị một hạt chuyển động tương đối nhanh có khả năng thổi bay những vệ tinh này thành mảnh vụn, "bón" cho vành đai chính.
Cập nhật tin tức công nghệ mới nhất tại fanpage Công nghệ & Cuộc sống