Kính viễn vọng không gian James Webb đã nhìn vào bầu khí quyển của vệ tinh lớn nhất của Sao Thổ là Titan, ghi lại bằng chứng đầu tiên về sự hình thành mây ở bán cầu bắc của vệ tinh này. Titan là vệ tinh lớn thứ hai trong hệ mặt trời, chỉ sau Ganymede của Sao Mộc.
Một nhóm các nhà khoa học đã hướng Kính viễn vọng không gian James Webb (JWST) vào Titan vào tháng 11 năm 2022 và tháng 7 năm 2023. Với sự trợ giúp của cặp kính viễn vọng tại Đài quan sát W.M. Keck trên núi lửa Mauna Kea đang ngủ yên ở Hawaii, JWST đã tìm thấy bằng chứng về sự đối lưu của mây, quá trình mà không khí ấm hơn bốc lên và mang hơi ẩm lên trên để hình thành mây. Mây đã từng được nhìn thấy ở bán cầu nam của Titan trước đây, nhưng chưa bao giờ thấy ở bán cầu bắc, nơi có hầu hết các biển và hồ của vệ tinh này.
Titan có các hồ và biển mêtan lỏng, và vệ tinh này có các kiểu thời tiết động giống như hành tinh của chúng ta. Các nhà khoa học cho biết điều đó khiến nó trở nên độc đáo so với tất cả các thiên thể khác trong vùng lân cận vũ trụ của chúng ta. "Titan là nơi duy nhất trong hệ mặt trời của chúng ta có thời tiết giống Trái Đất, theo nghĩa là nó có mây và mưa trên bề mặt", Conor Nixon thuộc Trung tâm bay không gian Goddard của NASA và là tác giả chính của nghiên cứu mới về thời tiết của Titan, trong một tuyên bố.
Những quan sát mới này về Titan được thực hiện trong mùa hè của vệ tinh này. Tàu vũ trụ Cassini–Huygens của NASA đã nghiên cứu Titan từ năm 2004 đến năm 2017 và quan sát thấy sự đối lưu của mây trong những tháng cuối mùa hè ở bán cầu nam, nhưng nghiên cứu mới này là nghiên cứu đầu tiên quan sát hiện tượng này vào mùa hè ở bán cầu bắc của Titan.
Các nhà khoa học cho biết dữ liệu mới có thể giúp giải quyết một số bí ẩn nổi bật về Titan. "Cùng với các quan sát trên mặt đất, Webb đang cung cấp cho chúng ta những hiểu biết mới quý giá về bầu khí quyển của Titan, mà chúng tôi hy vọng có thể nghiên cứu kỹ hơn nhiều trong tương lai với sứ mệnh ESA có thể thực hiện để đến thăm hệ thống Sao Thổ", theo Thomas Cornet, đồng tác giả của nghiên cứu mới, thuộc Cơ quan Vũ trụ Châu Âu.
Ngoài việc quan sát các đám mây hình thành ở bán cầu bắc của mặt trăng, dữ liệu thu thập được từ các quan sát của JWST về Titan cũng giúp xác định một "mảnh ghép quan trọng còn thiếu" trong thành phần hóa học của mặt trăng: một phân tử hữu cơ mới được gọi là gốc metyl có một electron "tự do" hoặc không liên kết.
Vì các hồ và biển trên Titan chứa đầy mêtan nên hợp chất này là thành phần chính của nhiều quá trình hóa học trên mặt trăng. Ánh sáng mặt trời và các electron từ Sao Thổ gần đó phân tách các phân tử mêtan trong bầu khí quyển của Titan, sau đó chúng kết hợp với các phân tử khác để tạo thành các chất phức tạp hơn.
Các nhà khoa học rất vui mừng về phát hiện này về gốc metyl trong bầu khí quyển của Titan, vì nó mở ra một góc nhìn vào các quá trình hóa học đang diễn ra này.
"Lần đầu tiên chúng ta có thể nhìn thấy chiếc bánh hóa học khi nó đang nở trong lò, thay vì chỉ có các thành phần ban đầu là bột mì và đường, rồi đến chiếc bánh cuối cùng được phủ kem", nhà hóa học thiên văn và đồng tác giả nghiên cứu Stefanie Milam của Trung tâm bay không gian Goddard, tại NASA tuyên bố.
CÂU CHUYỆN LIÊN QUAN:
— Sóng biển đang nổi lên! Sóng mê-tan lỏng trên vệ tinh Titan của Sao Thổ có thể làm xói mòn bờ của các hồ và sông ngoài hành tinh
— Có chất lỏng trên Titan, vệ tinh lớn nhất của Sao Thổ. Nhưng có điều gì đó còn thiếu và các nhà khoa học đang bối rối
— Trực thăng chạy bằng năng lượng hạt nhân Dragonfly của NASA vượt qua rào cản quan trọng trước khi phóng vào năm 2028 hướng tới vệ tinh khổng lồ Titan của Sao Thổ
Nhưng câu chuyện sẽ không kết thúc ở đây, vì các nhà khoa học vẫn muốn biết thêm về Titan và thành phần hóa học của nó. Trong khi sứ mệnh Cassini-Huygens đã tiết lộ rất nhiều điều về mặt trăng, thì không gì có thể vượt qua được việc thực sự đưa một tàu vũ trụ lên chính mặt trăng để thực hiện khoa học tại chỗ hoặc tại chỗ.
Để thực hiện được điều này, NASA đang lên kế hoạch cho sứ mệnh Dragonfly đầy tham vọng, trong đó sẽ đưa một trực thăng tám cánh quạt chạy bằng năng lượng hạt nhân lên bề mặt của Titan, nơi nó sẽ dành ba năm "nhảy" từ vị trí này sang vị trí khác và nghiên cứu thành phần hóa học của mặt trăng. Dragonfly dự kiến sẽ được phóng trên tên lửa SpaceX Falcon Heavy vào năm 2028 và tiếp cận Titan vào năm 2034, nếu mọi việc diễn ra theo đúng kế hoạch.
Dragonfly gần đây đã vượt qua bài kiểm tra Đánh giá thiết kế quan trọng, nghĩa là giờ đây nó có thể chuyển sang giai đoạn sản xuất. Nhà thám hiểm sẽ nghiên cứu khả năng sinh sống tiềm tàng của Titan, tìm kiếm các dấu hiệu của hóa học tiền sinh học cũng như theo dõi bằng mắt người máy để phát hiện bất kỳ dấu hiệu nào của sự sống.
Một nghiên cứu về bầu khí quyển mùa hè ở bán cầu bắc của Titan đã được được xuất bản trên tạp chí Nature Astronomy.
Một nhóm các nhà khoa học đã hướng Kính viễn vọng không gian James Webb (JWST) vào Titan vào tháng 11 năm 2022 và tháng 7 năm 2023. Với sự trợ giúp của cặp kính viễn vọng tại Đài quan sát W.M. Keck trên núi lửa Mauna Kea đang ngủ yên ở Hawaii, JWST đã tìm thấy bằng chứng về sự đối lưu của mây, quá trình mà không khí ấm hơn bốc lên và mang hơi ẩm lên trên để hình thành mây. Mây đã từng được nhìn thấy ở bán cầu nam của Titan trước đây, nhưng chưa bao giờ thấy ở bán cầu bắc, nơi có hầu hết các biển và hồ của vệ tinh này.
Titan có các hồ và biển mêtan lỏng, và vệ tinh này có các kiểu thời tiết động giống như hành tinh của chúng ta. Các nhà khoa học cho biết điều đó khiến nó trở nên độc đáo so với tất cả các thiên thể khác trong vùng lân cận vũ trụ của chúng ta. "Titan là nơi duy nhất trong hệ mặt trời của chúng ta có thời tiết giống Trái Đất, theo nghĩa là nó có mây và mưa trên bề mặt", Conor Nixon thuộc Trung tâm bay không gian Goddard của NASA và là tác giả chính của nghiên cứu mới về thời tiết của Titan, trong một tuyên bố.
Những quan sát mới này về Titan được thực hiện trong mùa hè của vệ tinh này. Tàu vũ trụ Cassini–Huygens của NASA đã nghiên cứu Titan từ năm 2004 đến năm 2017 và quan sát thấy sự đối lưu của mây trong những tháng cuối mùa hè ở bán cầu nam, nhưng nghiên cứu mới này là nghiên cứu đầu tiên quan sát hiện tượng này vào mùa hè ở bán cầu bắc của Titan.
Các nhà khoa học cho biết dữ liệu mới có thể giúp giải quyết một số bí ẩn nổi bật về Titan. "Cùng với các quan sát trên mặt đất, Webb đang cung cấp cho chúng ta những hiểu biết mới quý giá về bầu khí quyển của Titan, mà chúng tôi hy vọng có thể nghiên cứu kỹ hơn nhiều trong tương lai với sứ mệnh ESA có thể thực hiện để đến thăm hệ thống Sao Thổ", theo Thomas Cornet, đồng tác giả của nghiên cứu mới, thuộc Cơ quan Vũ trụ Châu Âu.
Ngoài việc quan sát các đám mây hình thành ở bán cầu bắc của mặt trăng, dữ liệu thu thập được từ các quan sát của JWST về Titan cũng giúp xác định một "mảnh ghép quan trọng còn thiếu" trong thành phần hóa học của mặt trăng: một phân tử hữu cơ mới được gọi là gốc metyl có một electron "tự do" hoặc không liên kết.
Vì các hồ và biển trên Titan chứa đầy mêtan nên hợp chất này là thành phần chính của nhiều quá trình hóa học trên mặt trăng. Ánh sáng mặt trời và các electron từ Sao Thổ gần đó phân tách các phân tử mêtan trong bầu khí quyển của Titan, sau đó chúng kết hợp với các phân tử khác để tạo thành các chất phức tạp hơn.
Các nhà khoa học rất vui mừng về phát hiện này về gốc metyl trong bầu khí quyển của Titan, vì nó mở ra một góc nhìn vào các quá trình hóa học đang diễn ra này.
"Lần đầu tiên chúng ta có thể nhìn thấy chiếc bánh hóa học khi nó đang nở trong lò, thay vì chỉ có các thành phần ban đầu là bột mì và đường, rồi đến chiếc bánh cuối cùng được phủ kem", nhà hóa học thiên văn và đồng tác giả nghiên cứu Stefanie Milam của Trung tâm bay không gian Goddard, tại NASA tuyên bố.
CÂU CHUYỆN LIÊN QUAN:
— Sóng biển đang nổi lên! Sóng mê-tan lỏng trên vệ tinh Titan của Sao Thổ có thể làm xói mòn bờ của các hồ và sông ngoài hành tinh
— Có chất lỏng trên Titan, vệ tinh lớn nhất của Sao Thổ. Nhưng có điều gì đó còn thiếu và các nhà khoa học đang bối rối
— Trực thăng chạy bằng năng lượng hạt nhân Dragonfly của NASA vượt qua rào cản quan trọng trước khi phóng vào năm 2028 hướng tới vệ tinh khổng lồ Titan của Sao Thổ
Nhưng câu chuyện sẽ không kết thúc ở đây, vì các nhà khoa học vẫn muốn biết thêm về Titan và thành phần hóa học của nó. Trong khi sứ mệnh Cassini-Huygens đã tiết lộ rất nhiều điều về mặt trăng, thì không gì có thể vượt qua được việc thực sự đưa một tàu vũ trụ lên chính mặt trăng để thực hiện khoa học tại chỗ hoặc tại chỗ.
Để thực hiện được điều này, NASA đang lên kế hoạch cho sứ mệnh Dragonfly đầy tham vọng, trong đó sẽ đưa một trực thăng tám cánh quạt chạy bằng năng lượng hạt nhân lên bề mặt của Titan, nơi nó sẽ dành ba năm "nhảy" từ vị trí này sang vị trí khác và nghiên cứu thành phần hóa học của mặt trăng. Dragonfly dự kiến sẽ được phóng trên tên lửa SpaceX Falcon Heavy vào năm 2028 và tiếp cận Titan vào năm 2034, nếu mọi việc diễn ra theo đúng kế hoạch.
Dragonfly gần đây đã vượt qua bài kiểm tra Đánh giá thiết kế quan trọng, nghĩa là giờ đây nó có thể chuyển sang giai đoạn sản xuất. Nhà thám hiểm sẽ nghiên cứu khả năng sinh sống tiềm tàng của Titan, tìm kiếm các dấu hiệu của hóa học tiền sinh học cũng như theo dõi bằng mắt người máy để phát hiện bất kỳ dấu hiệu nào của sự sống.
Một nghiên cứu về bầu khí quyển mùa hè ở bán cầu bắc của Titan đã được được xuất bản trên tạp chí Nature Astronomy.
