Kiến thức về Sao Mộc: Nghiên cứu mới được công bố trên tạp chí Nature đã tiết lộ giải pháp cho ‘cuộc khủng hoảng năng lượng’ của Sao Mộc, điều này đã khiến các nhà thiên văn học bối rối trong nhiều thập kỷ.
Các nhà khoa học không gian tại Đại học Leicester đã làm việc với các đồng nghiệp từ Cơ quan Vũ trụ Nhật Bản (JAXA), Đại học Boston, Trung tâm bay không gian Goddard của NASA và Viện Công nghệ Thông tin và Truyền thông Quốc gia (NICT) để tiết lộ cơ chế đằng sau sự nóng lên trong khí quyển của Sao Mộc.
Bây giờ, sử dụng dữ liệu từ Đài thiên văn Keck ở Hawai’i, các nhà thiên văn học đã tạo ra bản đồ toàn cầu chi tiết nhất về bầu khí quyển phía trên của người khổng lồ khí, lần đầu tiên xác nhận rằng cực quang mạnh mẽ của Sao Mộc chịu trách nhiệm cung cấp hệ thống sưởi trên toàn hành tinh.
Tiến sĩ James O’Donoghue là một nhà nghiên cứu tại JAXA và đã hoàn thành bằng tiến sĩ tại Leicester, và là tác giả chính cho bài nghiên cứu. Ông nói:
“Lần đầu tiên chúng tôi bắt đầu cố gắng tạo ra một bản đồ nhiệt toàn cầu về bầu khí quyển trên cùng của Sao Mộc tại Đại học Leicester. Tín hiệu không đủ sáng để tiết lộ bất cứ điều gì bên ngoài các vùng cực của Sao Mộc vào thời điểm đó, nhưng với những bài học kinh nghiệm từ công việc đó, chúng tôi đã cố gắng đảm bảo thời gian trên một trong những kính viễn vọng lớn nhất, cạnh tranh nhất trên Trái đất vài năm sau đó.
“Sử dụng kính viễn vọng Keck, chúng tôi đã tạo ra các bản đồ nhiệt độ có chi tiết phi thường. Chúng tôi thấy rằng nhiệt độ bắt đầu rất cao trong cực quang, như mong đợi từ công việc trước đó, nhưng bây giờ chúng tôi có thể quan sát thấy rằng cực quang của Sao Mộc, mặc dù chiếm ít hơn 10% diện tích của hành tinh, dường như đang làm nóng toàn bộ mọi thứ.
“Nghiên cứu này bắt đầu ở Leicester và tiếp tục tại Đại học Boston và NASA trước khi kết thúc tại JAXA ở Nhật Bản. Các cộng tác viên từ mỗi lục địa làm việc cùng nhau đã làm cho nghiên cứu này thành công, kết hợp với dữ liệu từ tàu vũ trụ Juno của NASA trên quỹ đạo xung quanh Sao Mộc và tàu vũ trụ Hisaki của JAXA, một đài quan sát trong không gian.
Tiến sĩ Tom Stallard và Tiến sĩ Henrik Melin đều là thành viên của Trường Vật lý và Thiên văn học tại Đại học Leicester. Tiến sĩ Stallard nói thêm:
“Đã có một câu đố rất dài trong bầu khí quyển mỏng ở đỉnh của mọi Hành tinh khổng lồ trong hệ mặt trời của chúng ta. Với mọi sứ mệnh không gian sao Mộc, cùng với các quan sát trên mặt đất, trong 50 năm qua, chúng tôi đã liên tục đo nhiệt độ xích đạo là quá nóng.
“Cuộc ‘khủng hoảng năng lượng’ này đã là một vấn đề lâu dài – các mô hình có mô hình hóa đúng cách nhiệt chảy từ cực quang hay có một số nguồn nhiệt chưa biết khác gần đường xích đạo?
Bài báo này mô tả cách chúng tôi đã lập bản đồ khu vực này một cách chi tiết chưa từng có và đã chỉ ra rằng, tại Sao Mộc, hệ thống sưởi xích đạo có liên quan trực tiếp đến sưởi ấm cực quang.
Cực quang xảy ra khi các hạt tích điện bị bắt trong từ trường của hành tinh. Những xoắn ốc này dọc theo các đường trường về phía các cực từ của hành tinh, tấn công các nguyên tử và phân tử trong khí quyển để giải phóng ánh sáng và năng lượng.
Trên Trái Đất, điều này dẫn đến chương trình ánh sáng đặc trưng tạo thành Aurora Borealis và Australis. Tại Sao Mộc, vật liệu phun ra từ mặt trăng núi lửa của nó, Io, dẫn đến cực quang mạnh nhất trong Hệ Mặt Trời và sự nóng lên khổng lồ ở các vùng cực của hành tinh.
Mặc dù cực quang Jovian từ lâu đã là một ứng cử viên hàng đầu để làm nóng bầu khí quyển của hành tinh, các quan sát trước đây đã không thể xác nhận hoặc phủ nhận điều này cho đến bây giờ.
Các bản đồ trước đây về nhiệt độ khí quyển trên được hình thành bằng cách sử dụng hình ảnh chỉ bao gồm một số điểm ảnh. Điều này không đủ độ phân giải để xem nhiệt độ có thể thay đổi như thế nào trên khắp hành tinh, cung cấp một vài manh mối về nguồn gốc của nhiệt độ thêm.
Các nhà nghiên cứu đã tạo ra năm bản đồ nhiệt độ khí quyển ở các độ phân giải không gian khác nhau, với bản đồ độ phân giải cao nhất cho thấy phép đo nhiệt độ trung bình cho các ô vuông hai độ kinh độ ‘cao’ bằng hai độ vĩ độ ‘rộng’.
Nhóm nghiên cứu đã lùng sục hơn 10.000 điểm dữ liệu riêng lẻ, chỉ lập bản đồ các điểm với độ không chắc chắn dưới năm phần trăm.
Các mô hình khí quyển của những người khổng lồ khí cho thấy chúng hoạt động như một tủ lạnh khổng lồ, với năng lượng nhiệt được lấy từ đường xích đạo về phía cực và lắng đọng trong bầu khí quyển thấp hơn ở các vùng cực này.
Những phát hiện mới này cho thấy cực quang thay đổi nhanh có thể thúc đẩy sóng năng lượng chống lại dòng chảy cực này, cho phép nhiệt đến đường xích đạo.
Các quan sát cũng cho thấy một khu vực sưởi ấm cục bộ ở vùng dưới cực quang có thể được hiểu là một làn sóng nhiệt hạn chế lan truyền xích đạo, có thể được hiểu là bằng chứng của quá trình thúc đẩy truyền nhiệt.
Nghiên cứu hành tinh tại Đại học Leicester trải dài trên bề rộng của hệ thống Jovian, từ từ quyển và khí quyển của hành tinh, cho đến bộ sưu tập vệ tinh đa dạng của nó.
Các nhà nghiên cứu leicester là thành viên của sứ mệnh Juno bao gồm một nhóm các nhà thiên văn học toàn cầu quan sát hành tinh khổng lồ và đang dẫn đầu các quan sát Sao Mộc từ Kính viễn vọng Không gian James Webb sắp tới. Leicester cũng đóng một vai trò hàng đầu trong khoa học và thiết bị đo lường trên Jupiter Icy Moons Explorer (JUICE) của Cơ quan Vũ trụ Châu Âu (ESA), dự kiến ra mắt vào năm 2022.
Nguồn câu chuyện:
Tài liệu do Đại học Leicester cung cấp. Lưu ý: Nội dung có thể được chỉnh sửa theo kiểu và độ dài.