Hành tinh của chúng ta có đủ diễm phúc để có một vệ tinh lớn quay xung quanh ở cự li không quá xa, đủ để cho chúng ta có những đêm trăng thơ mộng. Nhưng có lẽ bầu trời trên đầu của chúng ta sẽ lộng lẫy hơn nhiều nếu hành tinh của chúng ta có một cái vành kiểu như vành sao Thổ.
Thật ra, Trái đất từng có một cái vành – đó là một phần của sự hình thành của mặt trăng của chúng ta. Khi hành tinh Thea giả thuyết lao vào Trái đất, một lượng vật chất khổng lồ đã bị hất tung vào không gian. Phần vật chất bị bắt vào quỹ đạo xung quanh Trái đất, tạo ra một cái vành cho đến cuối cùng thì tích tụ lại thành chị Hằng xinh đẹp của chúng ta. Kết cục này chỉ xảy ra được vì vật chất khi ấy quay bên ngoài giới hạn Roche của Trái đất.
Vào năm 1848, nhà toán học người Pháp Edouard Roche tính được rằng nếu một vệ tinh lớn tiếp cận quá gần một hành tinh, thì nó sẽ bị xé toạc ra bởi lực hấp dẫn của hành tinh đó. Hiện tượng này xảy ra là vì lực hút hấp dẫn của một hành tinh lên một vệ tinh là không đồng đều. Hành tinh tác dụng lực hút lớn hơn lên phía vệ tinh gần nó và lực hút nhỏ hơn lên phía bên kia vệ tinh. Nếu vệ tinh tiến đến quá gần, thì lực hút không đồng đều này có thể trở nên đủ lớn để xé toạc vệ tinh. Mỗi hành tinh có một cái gọi là giới hạn Roche. Các vành của Thổ tinh nằm hoàn toàn bên trong giới hạn Roche của nó.
Một số nhà thiên văn tin rằng các vành sao Thổ là vật chất không thể hình thành nên vệ tinh do nó nằm bên trong giới hạn Roche của hành tinh này. Lực hút hấp dẫn của Thổ tinh ngăn các hạt kết tụ lại để tạo thành vệ tinh. Một quan điểm nữa phổ biến trong số các nhà khoa học đề xuất rằng trong lúc sao Thổ đang bắt đầu hình thành, nó đã có một hoặc hai vệ tinh bên ngoài giới hạn Roche của nó. Một hành tinh càng lớn thì lực hấp dẫn của nó càng mạnh. Và lực hấp dẫn của nó càng mạnh, thì giới hạn Roche của nó càng lớn. Vì thế, khi sao Thổ lớn dần lên, giới hạn Roche của nó cũng lớn dần lên. Giới hạn đó sớm vượt qua các vệ tinh phía trong. Những vệ tinh này nhanh chóng bị vỡ tan. Tàn dư của những vệ tinh bị phá hủy đó cuối cùng tạo nên những cái vành lộng lẫy mà chúng ta thấy ngày nay. Có lẽ vẫn còn có những mảnh lớn của những vệ tinh xa xưa này nằm bên trong các vành. Chúng sẽ nhỏ hơn tổ tiên của chúng nhiều lần nhưng lớn gấp hàng nghìn lần một hạt tiêu biểu trong vành sao Thổ. Một lí thuyết nữa đề xuất rằng một vài trăm triệu năm trước đây – vào thời tổ tiên sơ khai của khủng long đang trị vì trên Trái đất – sao Thổ có lẽ không có cái vành nào cả. Những cái vành đó hình thành khi một hoặc nhiều vệ tinh nhỏ đi lang thang quá gần sao Thổ. Khi chúng đi vào trong giới hạn Roche, lực hấp dẫn của Thổ tinh xé toạc chúng ra từng mảnh. Sau hàng triệu năm va đụng vào nhau, những mảnh vỡ vệ tinh đã vỡ thành những hạt li ti tạo nên những cái vành ngày nay.
Bất kì kịch bản nào trong những kịch bản này cũng có thể tạo ra một cái vành xung quanh Trái đất. Liệu bạn có thể hình dung hành tinh của chúng ta sẽ trông như thế nào nếu nó thật sự có một cái vành hay không?
Nếu hành tinh của chúng ta có những cái vành theo tỉ lệ như trường hợp sao Thổ, thì chúng sẽ trông như thế nào từ những nơi khác nhau trên Trái đất? Từ xích đạo, những cái vành đó sẽ vút thẳng trên đầu. Vì bạn đang nhìn vào nó trong cùng một mặt phẳng, nên bạn sẽ thấy nó là một đường sáng vắt từ chân trời bên này sang chân trời bên kia. Đây là hình ảnh cái vành trông như thế nào từ Quito, Ecuador:
Nếu chúng ta đi dịch lên phía bắc một chút tới Guatamala, thì những cái vành bắt đầu trải ra trên bầu trời. Ánh đất rọi sáng phái tối của mặt trăng sáng hơn nhiều lần so với chúng ta biết, do lượng ánh sáng mặt trời bị phản xạ từ những cái vành đó.
Ở vùng nhiệt đới Polynesia, khoảng 23o vĩ độ nam, bên dưới là một ảnh toàn cảnh 180o giúp bạn hình dung quang cảnh tưởng tượng ấy. Vệt tối, hình oval ở chính giữa cái vành là cái bóng của Trái đất. Mỗi đêm bạn có thể ngắm cái bóng đó quét qua cái vành giống như kim đồng hồ của Chúa vậy. Dưới đây là cảnh nửa đêm, với cái bóng có quy mô lớn nhất của nó. Rìa của cái bóng nhuốm màu hồng-cam vì ánh sáng mặt trời đi xuyên qua khí quyển Trái đất.
Từ thủ đô Washington của nước Mĩ (vĩ độ 38o Bắc), các vành bắt đầu chìm dưới đường chân trời, mặc dù chúng vẫn là một quang cảnh tráng lệ vì chúng chiếm ngự bầu trời cả ban ngày lẫn ban đêm.
Tại Vòng cực Bắc, các vành vừa vặn ló trên đường chân trời. Đây là cảnh tượng nhìn từ Nome, Alaska, nhìn thoáng có chút trăng rằm đang mọc. Tuy nhiên, không giống như mặt trời hay mặt trăng, các vành không mọc cũng chẳng lặn, chúng luôn luôn hiện ra trước mắt, dù là ngày hay đêm, luôn luôn ở đúng một nơi.
Nguồn: io9.com
