Khám phá bí ẩn của vệ tinh lớn nhất trong Hệ Mặt Trời - Ganymede

Ganymede là vệ tinh tự nhiên lớn nhất của Sao Mộc và cũng là vệ tinh lớn nhất trong hệ Mặt Trời. Thậm chí, nó còn lớn hơn cả Sao Thủy, vốn đã từng được coi là một hành tinh.

Mặt trăng Ganymede của Sao Mộc gần như là một hành tinh theo đúng nghĩa đen. Thế giới xa xôi này không chỉ là vệ tinh lớn nhất trong Hệ Mặt Trời mà kích thước của nó còn lớn hơn hành tinh Sao Thủy.

Ganymede đã thu hút trí tưởng tượng của mọi người trên Trái Đất trong nhiều thập kỷ, khiến nơi đây trở thành bối cảnh phổ biến cho nhiều tác phẩm khoa học viễn tưởng, từ tiểu thuyết của Robert A. Heinlein đến loạt phim hoạt hình Cowboy Bebop. Nhưng sự thật về Ganymede có thể còn thú vị hơn cả những câu chuyện hư cấu.

Ganymede chính thức được phát hiện vào năm 1610 bởi nhà thiên văn học người Ý Galileo. Tuy nhiên, có một khả năng là nó có thể đã được quan sát lần đầu tiên sớm hơn rất nhiều. "Bách khoa toàn thư về lịch sử khoa học, công nghệ và y học ở các nền văn hóa phi phương Tây"  đề cập đến nhà thiên văn học cổ đại Trung Quốc, Gan De, người có ghi chép cho thấy ông có thể đã phát hiện ra mặt trăng này vào năm 365 TCN.

Trong các bài viết của mình, ông đề cập đến việc nhìn thấy một mặt trăng - "ngôi sao nhỏ màu đỏ" ở cạnh Sao Mộc. Đáng chú ý, Gan De đã thực hiện các quan sát của mình mà không sử dụng kính thiên văn; trong khi đó, về mặt lý thuyết thì Ganymede đủ sáng để có thể nhìn thấy bằng mắt thường, tuy nhiên nó thường bị ảnh sáng của Sao Mộc làm cho mờ đi.

Vào tháng 4 năm 2023, ESA đã phóng tàu vũ trụ tới Sao Mộc. Được đặt tên là Nhà thám hiểm mặt trăng băng giá của Sao Mộc (Juice), Ganymede vừa là mục tiêu chính vừa là đích đến cuối cùng trong hành trình dài 500 triệu dặm của nó. Khi đến nơi, nó sẽ mang đến cho nhân loại cái nhìn cận cảnh hơn về thế giới bí ẩn đầy hấp dẫn này.

Một mặt trăng mang kích thước của một hành tinh

Nếu Ganymede quay quanh Mặt Trời thay vì Sao Mộc, nó gần như chắc chắn được coi là một hành tinh thực sự vì nhiều lý do. Một trong những lý do chính là kích thước của nó. Nó có đường kính 3.270 dặm, lớn hơn khoảng 8% so với đường kính 3.032 dặm của Sao Thủy. Hành tinh được chú ý nhiều nhất hiện nay với tư cách là điểm đến cho các nhà thám hiểm tàu vũ trụ và robot là Sao Hỏa cũng chỉ có đường kính 4.212 dặm, không lớn hơn quá nhiều khi so với Ganymede.

Tuy nhiên, sự khác biệt lớn giữa Ganymede và các hành tinh là nó nhẹ hơn đáng kể so với Sao Thủy hoặc Sao Hỏa. Giống như mặt trăng Europa, phần lớn khối lượng của Ganymede là nước và băng. Kết quả là lực hấp dẫn bề mặt của nó thấp hơn rất nhiều so với tỷ lệ đường kính lớn của nó.

Do đó, khi đặt chân lên Ganymede các phi hành gia chắc chắn sẽ có cảm giác rất giống với việc đi trên Mặt Trăng của Trái Đất.

Một ngày tại Ganymede bằng 7 ngày trên Trái Đất

Ganymede quay chậm hơn rất nhiều so với Trái Đất. Một ngày tại mặt trăng này kéo dài khoảng 7 ngày trên Trái Đất. Lý do tại sao ngày của Ganymede lại chậm như vậy là vì nó bị khóa chặt với Sao Mộc.

Cũng giống như Mặt Trăng của Trái Đất, Ganymede gần như bị khóa chặt một mặt vào hành tinh mẹ của nó, trong khi phía bên kia của nó luôn quay mặt đi. Nói cách khác, một ngày trên Ganymede trùng với quỹ đạo của nó. Trên bầu trời của Ganymede, Sao Mộc là vật cố định vĩnh viễn không bao giờ di chuyển khỏi vị trí của nó.

Khóa thủy triều xảy ra với bất kỳ mặt trăng nào quay quanh hành tinh của nó đủ gần. Khi lực hấp dẫn trên mặt trăng đủ mạnh, mặt gần hơn sẽ cảm thấy lực hút mạnh hơn mặt hướng ra ngoài.

Ganymede sở hữu một trái tim sắt

Ở bên trong, Ganymede giống Trái Đất một cách đáng kinh ngạc. Sâu bên dưới bề mặt, hành tinh của chúng ta được chia thành nhiều lớp vật chất riêng biệt khác nhau. Khi hành tinh vẫn còn trẻ và chưa hoàn thành quá trình nguội đi, vật chất nặng hơn chìm sâu hơn vào trung tâm, đó là lý do tại sao Trái Đất có lõi làm bằng sắt.

Theo một bài báo đăng trên tạp chí Nature, đặc điểm này cũng tồn tại ở Ganymede. Mặt trăng lớn nhất của Sao Mộc cũng được cấu tạo theo cách gần như tương tự. Nếu bạn có thể cắt đôi nó, bạn sẽ tìm thấy một số lớp với các thành phần riêng biệt của chúng.

Lõi của Ganymede được làm bằng sắt, giống như lõi của các hành tinh thực sự như Trái Đất. Một số nhà khoa học hành tinh nghi ngờ rằng lõi của Ganymede thậm chí có thể bị nóng chảy. Dường như, mặt trăng lớn nhất của Sao Mộc có nhiều điểm chung với Trái Đất hơn chúng ta nghĩ.

Tuy nhiên, cách duy nhất để chắc chắn về điều này là xem xét kỹ hơn bằng các dụng cụ chuyên dụng. Đây là một trong những điều mà tàu vũ trụ Juice của ESA  muốn tìm hiểu thêm. Khi đến Ganymede, tìm hiểu về lõi của mặt trăng là một trong những mục tiêu khoa học chính của nó.

Một mặt trăng từ tính

Lõi sắt của Trái Đất là thứ tạo ra từ trường của hành tinh chúng ta, bảo vệ bề mặt của nó — và chúng ta — khỏi bức xạ vũ trụ gây hại. Vì Ganymede cũng có lõi sắt nên nó cũng có từ trường.

Trên thực tế, như NASA giải thích, đó là mặt trăng duy nhất trong Hệ Mặt Trời có từ trường giống như một hành tinh. Từ trường của Ganymede rất có thể được tạo ra bởi lõi của nó, nhưng một số quan sát cho thấy có thứ gì đó khác trên mặt trăng này đã ảnh hưởng đến từ tính của nó. Các quan sát về từ trường của Ganymede gợi ý rằng nó có thể ẩn chứa một lượng nước lỏng khổng lồ dưới bề mặt, ảnh hưởng đến hình dạng từ trường của mặt trăng này.

Tuy nhiên, không giống như Trái Đất, từ trường của Ganymede khá yếu. Ngay cả ở mức mạnh nhất, nó vẫn yếu hơn từ trường mỏng manh của Sao Hỏa. Trong khi đó, Sao Hỏa có từ trường yếu hơn Trái Đất khoảng 40 lần.

Từ tính của Trái Đất giữ cho bề mặt của nó được che chắn, thì từ trường của Ganymede dường như quá yếu để thực hiện nhiệm vụ tương tự. Nó có thể sẽ không làm được gì nhiều để bảo vệ bất kỳ nhà du hành vũ trụ nào trong tương lai có thể hạ cánh ở đó.

Nguồn: Earthlymission; Nature; NASA