Hành tinh khí Thổ tinh và các vành đai - Nguồn: NASA

Sinh viên cao học Christopher Mankovich, ĐH California Santa Cruz, Hoa Kỳ vừa công bố độ dài một ngày ở Thổ tinh trên tạp chí uy tín Astronomical Journal ngày 17-1.

Phân tích dữ liệu mới nhất từ phi thuyền Cassini của NASA, Mankovich đo địa chấn trên vành đai Thổ tinh. Là một hành tinh khí, Thổ tinh không có bề mặt rắn hay cột mốc xác định để theo dõi vòng quay, thậm chí còn tồn tại dạng từ trường đặc biệt "che giấu" tốc độ xoay của hành tinh khiến các nhà khoa học gặp nhiều khó khăn.

Câu trả lời ẩn chứa ở vành đai nay được giải đáp.

Căn cứ vào quỹ đạo của phi thuyền quanh Thổ tinh, thiết bị đã kiểm tra thành phần băng đá chưa từng biết tới. Sinh viên cao học Mankovich chuyên ngành thiên văn và vật lý học thiên thể đã dùng dữ liệu từ phi thuyền để nghiên cứu "vệt sóng" bên trong vành đai.

Nghiên cứu này xác định, các vành đai phản ứng lại với những rung động bên trong hành tinh, tương tự như máy đo địa chấn dùng cho hiện tượng động đất. Phần bên trong của Thổ tinh rung lắc ở những tần số khiến cho trường hấp dẫn của hành tinh này biến động theo. Vì vậy, các nhà nghiên cứu lần theo chuyển động của vành đai để liên hệ với bên trong Thổ tinh.

Hình vẽ mô tả quỹ đạo của phi thuyền Cassini băng qua vành đai Thổ tinh – Nguồn: NASA/JPL-Caltech

Bằng phương pháp trên, Mankovich đo được 1 ngày trên Thổ tinh bằng 10 giờ, 33 phút và 38 giây trên Trái Đất và 1 năm ở Thổ tinh bằng 29 năm ở Trái Đất. 

Nghiên cứu mô tả cách phát triển mô hình liên hệ giữa cấu trúc bên trong Thổ tinh với sóng dao động trên vành đai, từ đó lần theo vòng quay của hành tinh. Tốc độ 10 giờ 33 phút 38 giây nhanh hơn ước tính vào năm 1981 dựa vào tính hiệu radio của phi thuyền Voyager (10 giờ 48 phút).

Giới khoa học thường dựa vào từ trường để đo tốc độ quay của hành tinh. Trục từ trường của Mộc tinh, cũng như Trái Đất, không thẳng hàng với trục quay, độ rung lắc đó cho phép đo được tín hiệu có chu kỳ bằng sóng radio, rồi tính toán được tốc độ quay. Tuy nhiên, Thổ tinh lại khác, từ trường của nó rất đặc biệt, gần như thẳng hàng tuyệt đối với trục quanh hành tinh.

Tàu Cassini vừa kết thúc nhiệm vụ vào tháng 9-2017, với mức nhiên liệu thấp, rơi từ từ vào bầu khí quyển Thổ tinh theo đúng kế hoạch.