Tethys

Tethys là mặt trăng lớn thứ năm của Sao Thổ và là một trong những thế giới trắng nhất, sạch nhất trong hệ Mặt Trời — một quả cầu đường kính khoảng 1.060 km gồm gần như hoàn toàn băng nước tinh khiết, quay quanh sâu bên trong họ vệ tinh băng của Sao Thổ. Với mật độ chỉ 0,98 g/cm³, hầu như chỉ nhỉnh hơn nước lỏng một chút, nó là một trong những thiên thể lớn ít đá nhất được biết đến: nếu bổ đôi Tethys ra, bạn sẽ thấy hầu như chỉ toàn băng cho đến gần hết chiều sâu.

Với kích thước khiêm tốn của mình, nó mang trên mình hai trong số những vết sẹo ngoạn mục nhất trong hệ Sao Thổ — một hố va chạm gần bằng độ sâu của chính mặt trăng, và một vết nứt chạy gần hết vòng quanh chu vi của nó. Cả hai đều là những ghi chép đóng băng của một lịch sử sơ khai đầy bạo lực trên một thế giới hầu như không thay đổi kể từ đó.

Một thế giới làm bằng băng

Tethys có bán kính trung bình khoảng 531 km, gần bằng chiều rộng bang Arizona của Mỹ nếu cuộn tròn thành hình cầu. Điều khiến nó khác biệt là thành phần cấu tạo: mật độ khoảng 0,98 lần mật độ nước của nó thấp đến mức mặt trăng này hầu như phải hoàn toàn là băng nước, chỉ với vài phần trăm đá trộn lẫn. Điều đó khiến nó trở thành một trong những thiên thể băng thuần khiết nhất ở kích thước này trong toàn hệ Mặt Trời.

Thành phần băng đó thể hiện rõ trên bề mặt. Tethys sáng đến kinh ngạc, phản chiếu nhiều ánh sáng Mặt Trời hơn cả tuyết mới — dấu hiệu cho thấy địa hình của nó là băng sạch, hạt mịn, được giữ tươi mới một phần bởi một lớp 'tuyết' mờ nhạt gồm các hạt băng trôi dạt tới từ các mạch phun của mặt trăng láng giềng Enceladus. Dưới bề mặt rực rỡ đó, nhiệt độ ở quanh mức −187 °C, đủ lạnh để băng nước hoạt động như đá rắn và giữ nguyên các hố va chạm cùng hẻm núi suốt hàng tỷ năm.

Odysseus: một va chạm suýt chia tách nó

Bề mặt Tethys bị chi phối bởi Odysseus, một hố va chạm khổng lồ rộng khoảng 400 km — gần hai phần năm toàn bộ đường kính mặt trăng. Một va chạm với quy mô đó vào một thiên thể nhỏ như thế này lẽ ra phải làm nó vỡ tan; việc Tethys sống sót tự nó là một manh mối về cách nó được cấu tạo.

Không giống những chiếc bát sắc nét của các hố va chạm trẻ hơn, Odysseus khác thường ở chỗ nó phẳng và nông, vành của nó sụp xuống và đỉnh trung tâm của nó sụp đổ trở lại về phía địa hình xung quanh. Các nhà khoa học hành tinh đọc hình dạng mềm mại, thư giãn đó như bằng chứng cho thấy băng của mặt trăng này còn ấm và dẻo khi hố va chạm hình thành, chảy chậm rãi trở lại thành hình cầu qua các thời đại sau đó.

Ithaca Chasma: một hẻm núi quấn quanh một mặt trăng

Chạy theo một vòng tròn lớn xuyên qua hai cực là Ithaca Chasma, một trong những hệ thống hẻm núi dài nhất trong hệ Mặt Trời tính theo tỷ lệ với thiên thể chủ của nó: một rãnh rộng khoảng 100 km và sâu 3 đến 5 km, kéo dài hơn 2.000 km — quấn quanh khoảng ba phần tư chu vi Tethys. Thật hợp lý, nó được đặt tên theo Ithaca, vương quốc đảo do Odysseus cai trị, gắn kết hai thắng cảnh lớn của mặt trăng này lại với nhau trong thần thoại Homer.

Nguồn gốc của nó vẫn còn được tranh luận. Ý tưởng hàng đầu cho rằng Ithaca Chasma hình thành khi một đại dương ngầm trước đây đóng băng hoàn toàn: nước giãn nở khi chuyển thành băng, và sự giãn nở đó hẳn đã kéo căng và làm nứt lớp vỏ giòn bên trên. Một giả thuyết cũ hơn gắn nó trực tiếp với va chạm tạo ra Odysseus, nhưng số lượng hố va chạm cho thấy Ithaca Chasma già hơn Odysseus, khiến mối liên hệ trực tiếp khó xảy ra. Dù thế nào, đây cũng là một hóa thạch của thời kỳ mà phần bên trong Tethys hoạt động mạnh mẽ hơn nhiều so với thế giới đóng băng, tĩnh lặng mà chúng ta thấy ngày nay.

Những vòng cung đỏ bí ẩn

Vào tháng 4 năm 2015, khi các mùa thay đổi cuối cùng đã chiếu sáng các vĩ độ phía bắc của nó, tàu vũ trụ Cassini của NASA đã chụp được điều hoàn toàn bất ngờ: một loạt các vệt đỏ hẹp, hình vòng cung, kéo dài hàng trăm km trên bề mặt băng nhạt màu vốn có. Chỉ rộng vài km, những vòng cung đỏ này thuộc số những đặc điểm màu sắc khác thường nhất từng thấy trên bất kỳ mặt trăng nào của Sao Thổ.

Nguyên nhân của chúng vẫn là một câu hỏi mở. Các nhà khoa học của Cassini đã đề xuất băng lộ thiên pha lẫn tạp chất hóa học, hoặc vật chất thoát khí từ bên trong dọc theo các vết nứt, nhưng chưa có lời giải thích nào được chốt lại. Những vòng cung này là lời nhắc nhở rằng ngay cả một thiên thể từ lâu được cho là đã chết về mặt địa chất vẫn có thể còn giữ những bí ẩn thực sự.

Bị khóa trong vũ điệu của Sao Thổ

Tethys quay quanh Sao Thổ mỗi 1,9 ngày ở khoảng cách khoảng 295.000 km, luôn giữ cùng một mặt hướng về hành tinh, giống như Mặt Trăng của chúng ta làm với Trái Đất. Nó bị mắc kẹt trong cộng hưởng nghiêng với mặt trăng nhỏ hơn phía trong là Mimas — dù vì Tethys có khối lượng lớn hơn nhiều, chính Mimas mới là mặt trăng bị ảnh hưởng nhiều nhất về quỹ đạo, với độ nghiêng bị nâng lên trong khi Tethys hầu như chỉ bị xô đẩy nhẹ.

Kỳ lạ hơn nữa, Tethys chia sẻ quỹ đạo của mình với hai mặt trăng đồng hành nhỏ bé. Telesto đi trước nó và Calypso theo sau, mỗi mặt trăng đậu gần một trong các điểm Lagrange ổn định, cách 60 độ quanh quỹ đạo — cùng những 'điểm ngọt' hấp dẫn giữ các tiểu hành tinh Trojan của Sao Mộc tại chỗ. Tethys là một trong số ít thiên thể được biết đến có khả năng chăn dắt những mặt trăng 'Trojan' đồng quỹ đạo như vậy.

Khám phá và thám hiểm

Tethys được phát hiện vào ngày 21 tháng 3 năm 1684 bởi nhà thiên văn học người Ý-Pháp Giovanni Cassini, người đã phát hiện ra nó và Dione trong cùng một đêm và nhóm các phát hiện của mình về Sao Thổ thành 'Sidera Lodoicea', tức các Ngôi sao của Louis, để tôn vinh Vua Louis XIV. Cái tên thần thoại mà chúng ta dùng ngày nay đến sau đó, khi John Herschel đề xuất đặt tên các mặt trăng của Sao Thổ theo tên các Titan và người khổng lồ trong truyền thuyết Hy Lạp; Tethys là một nữ thần Titan biển, con gái của Uranus và Gaia.

Mặt trăng này vẫn chỉ là một điểm sáng đơn thuần cho đến khi các tàu thăm dò Voyager 1 và 2 lướt qua hệ thống này vào năm 1980 và 1981, mang về những hình ảnh đầu tiên về Odysseus và Ithaca Chasma. Cuộc khảo sát quyết định đến từ tàu quỹ đạo Cassini của NASA và ESA, vốn nghiên cứu Tethys nhiều lần từ năm 2004 đến 2017, thực hiện lần tiếp cận mục tiêu gần nhất ở khoảng cách 1.503 km vào ngày 24 tháng 9 năm 2005 và lập bản đồ mặt trăng này với độ chi tiết mà chúng ta biết đến ngày nay.

Cách tìm nó

Tethys nằm ngoài tầm với của mắt thường, nhưng nằm trong tầm với của một kính thiên văn tốt tại nhà. Dưới bầu trời tối, một thiết bị khoảng 150 mm (6 inch) trở lên sẽ cho thấy nó như một chấm sáng mờ gần Sao Thổ, xếp thành hàng cùng với các vành đai của hành tinh cùng những người anh chị em sáng hơn của nó là Dione, Rhea và Titan. Thách thức nằm ở ánh sáng chói của Sao Thổ hơn là khoảng cách của mặt trăng: đẩy hành tinh sáng chói ra khỏi tầm nhìn giúp các chấm sáng nhỏ bé của các mặt trăng phía trong dễ nhận ra hơn nhiều.