Rất nhiều người trong chúng ta đã quen thuộc với những bức ảnh về sao Thổ và vành đại đặc trưng của nó. Trên thực tế, hành tinh này không chỉ có một vòng. Nếu nhìn qua kính viễn vọng, bạn sẽ thấy sao Thổ thực sự có ít nhất 8 vòng. Đó gọi là hệ thống vòng.

Sao Thổ không phải là hành tinh duy nhất có vành đai. Sao Mộc, sao Hải Vương và sao Thiên Vương đều có các hệ thống vòng, nhưng các vòng của chúng nhỏ hơn, mờ hơn và khó nhìn thấy hơn.

Những vòng này được hình thành từ hàng tỉ hạt nhỏ quay quanh hành tinh. Tuy nhiên, những gì tạo ra các hạt này có thể có sự khác biệt giữa các hành tinh. Ngay cả những chiếc vòng trong cùng một hệ thống vòng cũng có thể được tạo bằng những thứ khác nhau.

Sóng vô tuyến

Để biết được những hạt này được tạo ra từ gì, chúng ta phải tìm hiểu xem chúng lớn chừng nào và nặng bao nhiêu. Kỹ thuật radio occultation (bí ẩn vô tuyến - RO) có thể giúp chúng ta trong việc này.

Các vật thể trong không gian có từ trường thay đổi - chẳng hạn như hành tinh hoặc thậm chí vệ tinh không gian - tạo ra sóng vô tuyến. Khi chúng đi qua các vòng xung quanh các hành tinh, các tín hiệu vô tuyến này bị các hạt trong vòng gây ảnh hưởng theo những cách khác nhau, tùy thuộc vào kích thước và khối lượng của các hạt. Nếu tín hiệu vô tuyến cho thấy các hạt nặng, chúng có thể được làm bằng vật chất như sắt. Các hạt nhẹ hơn có thể được làm bằng vật chất ít đặc hơn như nhôm.  

Chúng ta cũng có thể đo mức độ phản chiếu của các hạt để giúp tìm ra vật chất tạo thành chúng và chúng ở trạng thái nào. Nước có thể ở các trạng thái khác nhau - thể lỏng hoặc thể rắn như băng, tuyết. Băng phản chiếu nhiều hơn nước, trong khi tuyết phản chiếu cực mạnh - hơn cả băng và nước. Nhờ các phép đo như vậy, chúng ta biết rằng các hạt vành đai của sao Thổ chủ yếu được tạo thành từ băng. 

Hệ thống vành đai của sao Mộc được tạo thành từ các hạt rất mịn, nhưng không phải là các hạt băng như sao Thổ. Thay vào đó, các hạt có thể là đá, được tạo thành từ các vật chất tương tự như tiểu hành tinh và mặt trăng đá.

Mặc dù vẫn chưa rõ những chiếc vòng của sao Thiên Vương được làm bằng gì, nhưng chúng có màu tối và không phản chiếu nhiều. Điều này cho thấy chúng không được làm bằng băng. Chúng có thể là các hạt bụi làm từ carbon hoặc chứa carbon như than củi.

Các vòng của sao Hải Vương thậm chí còn tối hơn các vòng của sao Thiên Vương. Mật độ hạt cho thấy chúng được làm từ bụi thậm chí còn mịn hơn. Đây có thể là một loại carbon hoặc một nguồn carbon như mêtan hyđrat.

Đo ánh sáng

Để có thêm thông tin chi tiết về những thứ tạo nên các vòng, các nhà khoa học kiểm tra ánh sáng mà hạt phát ra bằng cách tách ánh sáng thành cầu vồng. Giống như cách những giọt mưa tách ánh sáng Mặt trời thành cầu vồng. Cầu vồng này được gọi là quang phổ, có thể cho chúng ta biết thông tin chi tiết về màu sắc của hạt cũng như chúng được tạo thành từ gì.

Hiện tại, sao Thổ là hành tinh duy nhất mà chúng ta có được quang phổ độ phân giải cao, giúp chúng ta biết nhiều hơn về các vòng của nó. Ngoài băng, vành đai sao Thổ cũng chứa sắt và vật chất hữu cơ như tholins - thứ khiến vành đai có màu đỏ nhẹ. 

Kính viễn vọng không gian James Webb của NASA sẽ sớm giúp chúng ta có cái nhìn chi tiết hơn về các hệ thống vòng này và biết chính xác chúng được làm bằng chất liệu gì. Chúng ta thậm chí sẽ thấy được các vành đai xung quanh các mặt trăng, không chỉ các hành tinh.