Hành trình Khoa học, Không gian và Thời gian!
Phân tích dữ liệu mới từ tàu vũ trụ Cassini của NASA cho thấy dòng điện được kích hoạt bởi sự tương tác giữa gió mặt trời và các hạt tích điện từ mặt trăng của Sao Thổ châm ngòi cho cực quang và đốt nóng bầu khí quyển trên hành tinh.
Các tầng trên trong bầu khí quyển của những người khổng lồ khí – Sao Thổ, Sao Mộc, Sao Thiên Vương và Sao Hải Vương – nóng giống như Trái đất. Nhưng không giống như Trái đất, Mặt trời ở quá xa các hành tinh bên ngoài này để chiếm nhiệt độ cao. Nguồn nhiệt của chúng là một trong những bí ẩn lớn của khoa học hành tinh.
Phân tích mới về dữ liệu từ tàu vũ trụ Cassini của NASA tìm thấy một lời giải thích khả thi cho những gì giữ các tầng trên của Sao Thổ và có thể là những ngôi sao khổng lồ khí khác cũng rất nóng: cực quang ở cực Bắc và Nam của hành tinh. Dòng điện được kích hoạt bởi sự tương tác giữa gió mặt trời và các hạt tích điện từ các mặt trăng của Sao Thổ, châm ngòi cho cực quang và đốt nóng bầu khí quyển phía trên. (Giống như ánh sáng phía bắc của Trái đất, nghiên cứu cực quang cho các nhà khoa học biết những gì đang diễn ra trong bầu khí quyển của hành tinh.)
Công trình được công bố ngày hôm nay trên tạp chí Thiên văn học là bản đồ hoàn chỉnh nhất về cả nhiệt độ và mật độ của bầu khí quyển phía trên của một ngôi sao khổng lồ khí – một khu vực chưa được hiểu rõ.
Zarah Brown, tác giả chính của nghiên cứu và một sinh viên tốt nghiệp tại Phòng thí nghiệm âm lịch và hành tinh của Đại học Arizona cho biết: “Hiểu về động lực học thực sự đòi hỏi một cái nhìn toàn cầu. Bộ dữ liệu này là lần đầu tiên chúng tôi có thể nhìn vào bầu khí quyển phía trên từ cực này sang cực khác trong khi cũng thấy nhiệt độ thay đổi theo độ sâu như thế nào”.
Bằng cách xây dựng một bức tranh hoàn chỉnh về cách nhiệt lưu thông trong khí quyển, các nhà khoa học có thể hiểu rõ hơn về cách dòng điện cực quang làm nóng các tầng trên của bầu khí quyển Sao Thổ và điều khiển gió. Hệ thống gió toàn cầu có thể phân phối năng lượng này ban đầu được lắng đọng gần các cực về phía xích đạo làm nóng chúng đến hai lần nhiệt độ dự kiến chỉ từ việc sưởi ấm mặt trời.
“Các kết quả rất quan trọng đối với sự hiểu biết chung của chúng ta về bầu khí quyển trên hành tinh và là một phần quan trọng của di sản của Cassini”, đồng tác giả nghiên cứu Tommi Koskinen, thành viên của nhóm Quang phổ ảnh cực tím của Cassini cho biết. “Họ giúp giải quyết câu hỏi tại sao phần trên cùng của bầu khí quyển lại nóng như vậy trong khi phần còn lại của bầu khí quyển – do khoảng cách lớn từ Mặt trời – là lạnh.”
Được quản lý bởi Phòng thí nghiệm Động cơ phản lực của NASA ở Nam California, Cassini là một quỹ đạo quan sát Sao Thổ trong hơn 13 năm trước khi cạn kiệt nguồn cung cấp nhiên liệu. Nhiệm vụ đã đưa nó vào bầu khí quyển của hành tinh vào tháng 9 năm 2017, một phần để bảo vệ mặt trăng Enceladus, mà Cassini phát hiện ra có thể có các điều kiện phù hợp với cuộc sống. Nhưng trước khi lao xuống, Cassini đã thực hiện 22 quỹ đạo cực gần của Sao Thổ, một tour du lịch cuối cùng được gọi là Grand Finale.
Đó là trong Đại kết thúc, dữ liệu quan trọng đã được thu thập cho bản đồ nhiệt độ mới của khí quyển Sao Thổ. Trong sáu tuần, Cassini nhắm vào một số ngôi sao sáng trong các chòm sao Orion và Canis Major khi họ đi sau Sao Thổ. Khi tàu vũ trụ quan sát các ngôi sao mọc lên và đặt phía sau hành tinh khổng lồ, các nhà khoa học đã phân tích ánh sáng của sao thay đổi khi đi qua bầu khí quyển.
Đo không khí dày đặc như thế nào được cung cấp cho các nhà khoa học thông tin họ cần để tìm nhiệt độ. Mật độ giảm theo độ cao và tốc độ giảm phụ thuộc vào nhiệt độ. Họ phát hiện ra rằng nhiệt độ đạt cực đại gần cực quang cho thấy dòng điện cực quang làm nóng bầu khí quyển phía trên.
Các phép đo mật độ và nhiệt độ cùng nhau đã giúp các nhà khoa học tìm ra tốc độ gió. Hiểu được bầu khí quyển phía trên của Sao Thổ, nơi hành tinh gặp không gian, là chìa khóa để hiểu thời tiết không gian và tác động của nó đối với các hành tinh khác trong hệ mặt trời của chúng ta và các hành tinh ngoại xung quanh các ngôi sao khác.
Mặc dù đã tìm thấy hàng ngàn ngoại hành tinh, nhưng chỉ có các hành tinh trong hệ mặt trời của chúng ta có thể được nghiên cứu theo kiểu chi tiết này. Nhờ có Cassini, chúng ta có một bức tranh chi tiết hơn về bầu khí quyển trên sao Thổ ngay bây giờ so với bất kỳ hành tinh khổng lồ nào khác trong vũ trụ.
Nhiệm vụ Cassini-Huygens là một dự án hợp tác của NASA, Cơ quan Vũ trụ Châu Âu và Cơ quan Vũ trụ Ý. Phòng thí nghiệm Động cơ phản lực của NASA, hay JPL, một bộ phận của Caltech ở Pasadena, quản lý sứ mệnh cho Ban Giám đốc Sứ mệnh Khoa học của NASA tại Washington. JPL đã thiết kế, phát triển và lắp ráp quỹ đạo Cassini.
Nguồn truyện:
Tài liệu được cung cấp bởi Đại học Arizona . Lưu ý: Nội dung có thể được chỉnh sửa cho kiểu dáng và độ dài.
Tạp chí tham khảo :