Hành trình Khoa học, Không gian và Thời gian!
Các nhà khoa học nói rằng cách bụi di chuyển và biến đổi xung quanh mặt trời có thể cung cấp cho họ những hiểu biết mới về cách Trái đất và các hành tinh lân cận hình thành cách đây hơn 4,5 tỷ năm.
Các nhà nghiên cứu từ Phòng thí nghiệm Vật lý Khí quyển và Không gian (LASP) tại Đại học Colorado Boulder đang nghiên cứu sâu vào môi trường đầy bụi bao quanh mặt trời – một tìm kiếm có thể giúp khám phá cách các hành tinh như Trái đất hình thành.
Việc theo đuổi được thực hiện bằng Tàu thăm dò Mặt trời Parker của NASA, một sứ mệnh tiên phong đã đưa các nhà khoa học đến gần ngôi sao chủ của Trái đất hơn bất kỳ tàu vũ trụ nào cho đến nay. Hơn hai năm qua, thăm dò đã đi vòng quanh mặt trời sáu lần, chạm tốc độ tối đa khoảng 290.000 dặm một giờ.
David Malaspina, một nhà vật lý plasma không gian tại LASP cho biết trong quá trình này, nhóm Parker đã học được nhiều điều về những hạt bụi siêu nhỏ nằm ngay bên ngoài bầu khí quyển của mặt trời. Ví dụ, trong nghiên cứu mới, ông và các đồng nghiệp của mình đã phát hiện ra rằng mật độ của những mảnh đá và băng này dường như rất khác nhau trong khoảng thời gian hàng tháng – không phải là điều mà các nhà khoa học mong đợi.
Malaspina, cũng là trợ lý giáo sư tại Khoa Vật lý Thiên văn và Hành tinh, chia sẻ: “Mỗi khi chúng ta đi vào một quỹ đạo mới và chúng ta nghĩ rằng chúng ta hiểu những gì chúng ta đang nhìn thấy xung quanh mặt trời, thiên nhiên sẽ tiếp tục và khiến chúng ta ngạc nhiên”.
Ông sẽ trình bày kết quả của nhóm vào thứ Ba, ngày 8 tháng 12 tại cuộc họp mùa thu ảo năm 2020 của Liên minh Địa vật lý Hoa Kỳ (AGU).
Malaspina nói rằng bụi có thể mang đến cho các nhà nghiên cứu một cửa sổ bất ngờ, và rất nhỏ, vào các quá trình hình thành Trái đất và các hành tinh lân cận của nó hơn 4,5 tỷ năm trước.
Ông nói: “Bằng cách tìm hiểu cách ngôi sao của chúng ta xử lý bụi, chúng ta có thể ngoại suy điều đó cho các hệ mặt trời khác để tìm hiểu thêm về sự hình thành hành tinh và cách một đám mây bụi trở thành một hệ mặt trời.”
Solar Dyson
Malaspina nói rằng khu vực xung quanh mặt trời, một môi trường nóng bức và giàu bức xạ, thường bụi hơn bạn tưởng tượng. Nó chứa nhiều hạt bụi theo thể tích hơn hầu hết các không gian mở rộng khác trong hệ mặt trời. Đó là vì sao, thông qua lực hấp dẫn và lực lượng khác, kéo bụi về phía nó từ hàng triệu đến hàng tỷ dặm, một chút giống như một máy hút bụi.
Nhưng máy hút bụi này không hoàn hảo. Khi các hạt bụi đến gần mặt trời hơn, bức xạ của nó đẩy lên chúng ngày càng nhiều – một số hạt bụi đó sẽ bắt đầu thổi theo hướng khác và thậm chí có thể bay ra khỏi hệ mặt trời hoàn toàn. Máy ảnh trường rộng cho bộ thiết bị Parker Solar Probe (WISPR) trên tàu vũ trụ đã tìm thấy bằng chứng đầu tiên về sự tồn tại của vùng không có bụi này, được gọi là vùng không có bụi, hơn 90 năm sau khi nó được dự đoán.
Malaspina nói: “Những gì bạn nhận được là một môi trường thực sự thú vị, nơi tất cả các hạt này đều chuyển động vào trong, nhưng một khi chúng đến môi trường gần mặt trời, chúng có thể bị thổi bay.”
Kể từ khi ra mắt vào năm 2018, Probe Parker năng lượng mặt trời – được xây dựng và điều hành bởi Phòng thí nghiệm Vật lý ứng dụng Johns Hopkins, mà cũng dẫn nhiệm vụ cho NASA – đã bay trong vòng khoảng 11,6 triệu dặm bề mặt của mặt trời.
Trên mỗi quỹ đạo của Parker xung quanh mặt trời, tàu vũ trụ va chạm với hàng nghìn hạt bụi. Nhiều hạt trong số này bốc hơi ngay tại chỗ, tạo ra một vụ nổ nhỏ các hạt tích điện mà tàu thăm dò có thể phát hiện bằng cách sử dụng năm râu nằm trong Thí nghiệm FIELDS của nó. LASP đóng một vai trò quan trọng trong thí nghiệm này, do Đại học California, Berkeley đứng đầu. Hãy nghĩ về nó giống như nghiên cứu quần thể côn trùng bằng cách đếm các mảnh văng trên kính chắn gió của ô tô.
“Bạn nhận được một lượng nhỏ huyết tương,” Malaspina nói. “Bằng cách nhìn vào những gai này, chúng tôi có thể hiểu được chúng tôi đang phải hứng chịu bao nhiêu tác động của bụi.”
Những bí ẩn mới
Malaspina và các đồng nghiệp của ông ban đầu hy vọng sử dụng những nhát bóp đó để xác định chính xác nơi bụi bay vào trong của hệ mặt trời trở thành bụi bay ra ngoài. Nhưng họ đã vấp phải một điều gì đó khó hiểu trong quá trình này: Nồng độ bụi mà nhóm nghiên cứu ghi nhận được dường như thay đổi tới 50% giữa sáu quỹ đạo của Parker xung quanh Mặt trời.
Malaspina nói thêm: “Điều đó thực sự thú vị bởi vì khoảng thời gian mà bụi di chuyển về phía Mặt trời là hàng nghìn đến hàng triệu năm. “Vậy làm thế nào để chúng ta có được sự thay đổi chỉ trong ba hoặc bốn tháng?”
Nói cách khác, môi trường đầy bụi này có thể phức tạp hơn rất nhiều và chuyển dịch nhanh hơn các nhà khoa học nghĩ trước đây. Malaspina nói rằng nhóm sẽ cần đợi Parker hoàn thành thêm quỹ đạo để biết chính xác điều gì đang xảy ra. Anh ấy chỉ hào hứng là một phần của cơ hội chỉ có một lần trong đời này để chạy một ngón tay dọc theo các kệ đầy bụi của Mặt trời.
Malaspina nói: “Đây là phép đo tại chỗ duy nhất mà chúng ta sẽ thực hiện trong một thời gian dài trong hệ mặt trời. “Chúng tôi đang cố gắng tận dụng nó và học hỏi nhiều nhất có thể.”
Nguồn truyện:
Tài liệu do Đại học Colorado tại Boulder cung cấp . Bản gốc do Daniel Strain viết. Lưu ý: Nội dung có thể được chỉnh sửa về kiểu dáng và độ dài.