Hành trình Khoa học, Không gian và Thời gian!
Kính viễn vọng không gian Hubble của NASA và Gemini Observatory trên mặt đất ở Hawaii đã hợp tác với các tàu vũ trụ Juno để thăm dò các cơn bão mạnh nhất trong hệ mặt trời, diễn ra hơn 500 triệu dặm trên hành tinh khổng lồ Jupiter.
Kính viễn vọng không gian Hubble của NASA và Gemini Observatory trên mặt đất ở Hawaii đã hợp tác với các tàu vũ trụ Juno để thăm dò các cơn bão mạnh nhất trong hệ mặt trời, diễn ra hơn 500 triệu dặm trên hành tinh khổng lồ Jupiter.
Một nhóm các nhà nghiên cứu do Michael Wong tại Đại học California, Berkeley, và bao gồm Amy Simon của Trung tâm bay không gian Goddard của NASA ở Greenbelt, Maryland, và Imke de Pater cũng của UC Berkeley, kết hợp các quan sát đa bước sóng từ Hubble và Gemini -up quan điểm từ quỹ đạo của Juno về hành tinh “quái vật” đã đạt được những hiểu biết mới về thời tiết hỗn loạn trên thế giới xa xôi này.
“Chúng tôi muốn biết bầu khí quyển của sao Mộc hoạt động như thế nào”, ông Wong nói. Đây là nơi làm việc theo nhóm của Juno, Hubble và Gemini.
Đài phát thanh ‘Chương trình ánh sáng’
Cơn bão liên tục của sao Mộc là khổng lồ so với những cơn bão khác trên trái đất với sấm sét đạt 40 dặm từ cơ sở để đầu – cao hơn sấm sét điển hình trên Trái đất gấp năm lần – và sét mạnh mẽ nhấp nháy lên đến ba lần tràn đầy năng lượng hơn lớn nhất của Trái đất “superbolts.”
Giống như sét trên Trái đất, các tia sét của Sao Mộc hoạt động giống như các máy phát vô tuyến, phát ra sóng vô tuyến cũng như ánh sáng nhìn thấy khi chúng chiếu qua bầu trời.
Cứ sau 53 ngày, Juno chạy đua thấp qua các hệ thống bão phát hiện các tín hiệu vô tuyến được gọi là “sferics” và “whistlers”, sau đó có thể được sử dụng để lập bản đồ sét ngay cả ở phía bên của hành tinh hoặc từ các đám mây sâu nơi không thể nhìn thấy các tia sáng .
Trùng hợp với mỗi lần vượt qua, Hubble và Gemini theo dõi từ xa, ghi lại những góc nhìn toàn cầu có độ phân giải cao của hành tinh là chìa khóa để diễn giải những quan sát cận cảnh của Juno. Máy đo phóng xạ vi sóng của Juno thăm dò sâu vào bầu khí quyển của hành tinh bằng cách phát hiện sóng vô tuyến tần số cao có thể xuyên qua các tầng mây dày. Dữ liệu từ Hubble và Gemini có thể cho chúng ta biết những đám mây dày như thế nào và chúng ta đang nhìn sâu vào những đám mây.
Bằng cách ánh xạ các tia sét được Juno phát hiện lên các hình ảnh quang học được chụp bởi hành tinh Hubble và các hình ảnh hồng ngoại nhiệt được chụp cùng lúc bởi Gemini, nhóm nghiên cứu đã có thể chỉ ra rằng các vụ nổ sét có liên quan đến sự kết hợp ba chiều của các cấu trúc đám mây : những đám mây sâu làm từ nước, những tháp đối lưu lớn gây ra bởi luồng không khí ẩm – về cơ bản là sấm sét Jovian – và những vùng rõ ràng có lẽ là do gió thổi xuống bên ngoài tháp đối lưu.
Dữ liệu của Hubble cho thấy chiều cao của những đám mây dày trong các tháp đối lưu cũng như độ sâu của những đám mây nước sâu. Dữ liệu của Song Tử cho thấy rõ ràng những khoảng trống trong các đám mây cấp cao, nơi có thể nhìn thoáng qua những đám mây nước sâu.
Wong nghĩ rằng sét là phổ biến trong một loại vùng hỗn loạn được gọi là vùng sợi gấp, điều này cho thấy sự đối lưu ẩm đang xảy ra trong chúng. Những cơn lốc xoáy này có thể là những ống khói năng lượng bên trong, giúp giải phóng năng lượng bên trong thông qua sự đối lưu. Nó không xảy ra ở khắp mọi nơi nhưng một cái gì đó về những cơn bão này dường như tạo điều kiện cho sự đối lưu.
Khả năng tương quan sét với các đám mây nước sâu cũng cung cấp cho các nhà nghiên cứu một công cụ khác để ước tính lượng nước trong bầu khí quyển của sao Mộc, điều quan trọng là hiểu được sao Mộc và các khối khí và băng khổng lồ khác hình thành như thế nào, và do đó, toàn bộ hệ mặt trời hình thành như thế nào .
Mặc dù nhiều điều đã được lượm lặt về Sao Mộc từ các sứ mệnh không gian trước đó, nhiều chi tiết – bao gồm lượng nước trong khí quyển sâu, chính xác là nhiệt chảy từ bên trong và nguyên nhân gây ra màu sắc cũng như hoa văn nhất định trong các đám mây – vẫn còn là một bí ẩn . Kết quả kết hợp cung cấp cái nhìn sâu sắc về động lực học và cấu trúc ba chiều của khí quyển.
Nhìn thấy một đốm đỏ ‘Jack-O-Lantern’
Với việc Hubble và Gemini quan sát Sao Mộc thường xuyên hơn trong nhiệm vụ Juno, các nhà khoa học cũng có thể nghiên cứu các thay đổi ngắn hạn và các tính năng tồn tại ngắn như các điểm trong Great Red Spot (Điểm đỏ trên sao Mộc).
Hình ảnh từ Juno cũng như các nhiệm vụ trước đó đến Sao Mộc đã tiết lộ các đặc điểm đen tối trong Great Red Spot xuất hiện, biến mất và thay đổi hình dạng theo thời gian. Không rõ ràng từ các hình ảnh riêng lẻ cho dù những điều này được gây ra bởi một số vật liệu tối màu bí ẩn trong tầng mây cao, hoặc nếu chúng là các lỗ trên các đám mây cao – các cửa sổ thành một lớp sâu hơn, tối hơn bên dưới.
Giờ đây, với khả năng so sánh hình ảnh ánh sáng khả kiến từ Hubble với hình ảnh hồng ngoại nhiệt từ Gemini được chụp trong vòng vài giờ với nhau, có thể trả lời câu hỏi trên. Các khu vực tối trong ánh sáng khả kiến là rất sáng trong vùng hồng ngoại cho thấy trên thực tế, chúng là các lỗ trên tầng mây. Ở những vùng không có mây, nhiệt từ bên trong Sao Mộc được phát ra dưới dạng ánh sáng hồng ngoại – nếu không bị chặn bởi các đám mây cấp cao – có thể thoát ra ngoài không gian và do đó xuất hiện sáng trong hình ảnh Song Tử.
“Nó giống như một chiếc đèn lồng,” ông Wong nói. “Bạn thấy ánh sáng hồng ngoại sáng đến từ các khu vực không có mây, nhưng ở những nơi có mây, nó thực sự tối trong vùng hồng ngoại.”
Hubble và Gemini là người theo dõi thời tiết của Jovian
Hình ảnh thường xuyên của Sao Mộc của Hubble và Gemini hỗ trợ sứ mệnh Juno đang chứng tỏ giá trị trong các nghiên cứu về nhiều hiện tượng thời tiết khác, bao gồm cả những thay đổi về kiểu gió, đặc điểm của sóng khí quyển và sự lưu thông của các loại khí trong khí quyển.
Hubble và Gemini có thể giám sát toàn bộ hành tinh, cung cấp các bản đồ cơ sở thời gian thực theo nhiều bước sóng để tham khảo các phép đo của Juno giống như cách các vệ tinh thời tiết quan sát Trái đất cung cấp bối cảnh cho Thợ săn Bão bay cao của NOAA.
“Bởi vì hiện tại chúng tôi thường xuyên có những góc nhìn có độ phân giải cao này từ một vài đài quan sát và bước sóng khác nhau, chúng tôi đang tìm hiểu nhiều hơn về thời tiết của sao Mộc”, Simon giải thích. “Đây là tương đương với một vệ tinh thời tiết. Cuối cùng chúng ta cũng có thể bắt đầu xem xét các chu kỳ thời tiết.”
Do các quan sát của Hubble và Gemini rất quan trọng để giải thích dữ liệu của Juno, nên Wong và các đồng nghiệp Simon và de Pater đang làm cho tất cả các dữ liệu được xử lý có thể truy cập dễ dàng đối với các nhà nghiên cứu khác thông qua Lưu trữ Mikulski cho Kính viễn vọng Không gian (MAST) tại Viện Khoa học Kính viễn vọng Không gian (MAST) ở Baltimore, Maryland.
Wong nói thêm: “Điều quan trọng là chúng tôi đã quản lý để thu thập tập dữ liệu khổng lồ này hỗ trợ nhiệm vụ Juno. Có rất nhiều ứng dụng của tập dữ liệu mà chúng tôi thậm chí không lường trước được. Vì vậy, chúng tôi sẽ cho phép người khác làm khoa học không có rào cản đó là phải tự mình tìm ra cách xử lý dữ liệu “.
Kết quả được công bố vào tháng 4 năm 2020 trong sê-ri Tạp chí Vật lý thiên văn .
Kính thiên văn vũ trụ Hubble là một dự án hợp tác quốc tế giữa NASA và ESA (Cơ quan vũ trụ châu Âu). Trung tâm bay không gian Goddard của NASA ở Greenbelt, Maryland, quản lý kính viễn vọng. Viện Khoa học Kính viễn vọng Không gian (STScI) ở Baltimore tiến hành các hoạt động khoa học của Hubble. STScI được điều hành cho NASA bởi Hiệp hội các trường đại học nghiên cứu thiên văn học (AURA) ở Washington, DC AURA vận hành Đài thiên văn Gemini cho quan hệ đối tác Gemini quốc tế bao gồm Mỹ, Canada, Chile, Argentina, Brazil và Hàn Quốc. Phòng thí nghiệm sức đẩy phản lực của NASA ở Pasadena, California, quản lý sứ mệnh Juno cho Viện nghiên cứu Tây Nam ở San Antonio, Texas. Juno là một phần của Chương trình biên giới mới của NASA, được quản lý tại Trung tâm bay không gian Marshall của NASA ở Huntsville, Alabama,
Nguồn truyện:
Tài liệu được cung cấp bởi NASA / Goddard Space Flight Center . Lưu ý: Nội dung có thể được chỉnh sửa cho kiểu dáng và độ dài.
Đa phương tiện liên quan :
Tạp chí tham khảo :