Có vẻ như một cơn bão thực sự lớn trên Sao Mộc có thể để lại dấu ấn đáng chú ý trong bầu khí quyển của hành tinh này.
Một nghiên cứu gần đây đã khai thác dữ liệu do tàu vũ trụ Juno quay quanh Sao Mộc và Kính viễn vọng Không gian Hubble thu thập để bắt đầu ghép nối lại cách các cơn bão của hành tinh khí khổng lồ này khuấy động bầu khí quyển của thế giới — thậm chí còn đáng ngạc nhiên là rất sâu bên dưới các đám mây. Quá trình khuấy động này liên quan đến việc các cơn bão nạo vét amoniac ở một số nơi và ném nó sâu vào độ sâu của Sao Mộc dưới dạng những viên mưa đá nhão ở những nơi khác.
Kết quả có vẻ là các mảng khí amoniac cuối cùng bị chôn sâu ở một số phần của bầu khí quyển thấp hơn của Sao Mộc, trong khi các khu vực khác có ít amoniac hơn nhiều so với bình thường. Nói cách khác, một số cơn bão trên Sao Mộc có thể để lại dấu vân tay, làm thay đổi toàn bộ thành phần hóa học của bầu khí quyển hành tinh này.
Juno sắp thực hiện chuyến bay ngang qua Sao Mộc lần thứ tư, và Mảng Atacama Large Millimeter/submillimeter tại đây trên Trái đất, cùng với Kính viễn vọng Không gian Hubble trên quỹ đạo, cũng hướng về hành tinh khí khổng lồ này. Điều này có nghĩa là các nhà thiên văn học có thể nhìn thấy Sao Mộc ở các bước sóng ánh sáng khác nhau cùng một lúc.
Được trang bị dữ liệu từ ba đài quan sát, Đại học California, Berkeley, nhà khoa học hành tinh Chris Moeckel và các đồng nghiệp của ông chỉ cần tìm ra loại luồng khí bốc lên, luồng khí hạ xuống và truyền nhiệt nào có thể giải thích tốt nhất những gì Juno, Hubble và ALMA nhìn thấy trong và sau cơn bão. Nhóm nghiên cứu đã mô phỏng hoạt động bên trong của bầu khí quyển Sao Mộc, cho thấy cơn bão lớn đã khuấy động bầu khí quyển của hành tinh này hàng chục dặm bên dưới ngay cả những tầng mây thấp nhất.
Để hiểu chính xác điều đó có nghĩa là gì, trước tiên chúng ta cần hiểu một trong những điều kỳ quặc khi mô tả thời tiết trên Sao Mộc.
Khó có thể đo được độ cao trong bầu khí quyển của Sao Mộc, vì hành tinh này không có bề mặt theo nghĩa thông thường (có chất lỏng ở đâu đó bên dưới tất cả các lớp khí sâu đó, nhưng chưa bao giờ được đo trực tiếp), vì vậy các nhà khoa học dựa vào áp suất thay thế. Có một tầng trong tầng bình lưu giữa của Sao Mộc mà áp suất khí quyển gần bằng với áp suất ở mực nước biển tại đây trên Trái Đất, và điều đó tạo nên cơ sở hữu ích để nói về độ sâu của mọi thứ trong bầu khí quyển của Sao Mộc. Những đám mây hơi nước dày đặc, nặng nề, nơi những cơn bão lớn của Sao Mộc bắt đầu, nằm cách khoảng 82 dặm (132 km) dưới mức đó, nơi áp suất không khí cao hơn khoảng 10 lần so với mực nước biển trên Trái Đất.
Hơn nữa, dữ liệu của Juno cho thấy những đám mây thấp nhất xuất hiện trong cơn bão đầu năm 2017 thấp hơn nhiều dặm so với mức đó — do đó, khi cơn bão đi qua, bầu khí quyển đã bị khuấy động sâu, sâu bên dưới những đám mây.
Bao quanh điểm sáng của luồng khí bốc lên, các mảng tối hơn được hiển thị trong dấu hiệu dữ liệu của Juno, nơi luồng khí bốc xuống mang theo hỗn hợp amoniac và nước trở lại độ sâu của Sao Mộc. Và đáng ngạc nhiên là amoniac đã lao sâu hơn nhiều vào khí quyển so với dự đoán của Moeckel và các đồng nghiệp của ông.
Nếu những đám mây trong cơn bão đầu năm 2017 chỉ là những giọt amoniac lỏng lớn, chúng không thể rơi xuống rất sâu vào bầu khí quyển trước khi nhiệt độ và áp suất cao hơn làm bốc hơi các giọt — và khí tạo thành sẽ không tiếp tục rơi xuống. Nó sẽ chỉ lơ lửng, tạo thành một lớp khí amoniac mới. Nhưng thay vào đó, amoniac rơi xuống sâu hơn — theo mô phỏng của Moeckel và các đồng nghiệp của ông, xuống độ sâu mà áp suất trong bầu khí quyển của Sao Mộc cao hơn khoảng 30 lần so với mực nước biển trên Trái Đất. Điều đó có nghĩa là cơn bão rất có thể đã thả xuống những quả cầu bùn lớn, nhão nhoét gồm nước và amoniac.
Những quả cầu bùn nhão là một hiện tượng thời tiết kỳ lạ trên Sao Mộc mà các nhà thiên văn học lần đầu tiên ghép lại với nhau (cũng từ dữ liệu của Juno) một vài năm trước.
Những câu chuyện liên quan:
— Tàu thăm dò Juno của NASA phát hiện các vụ phun trào núi lửa đang hoạt động trên vệ tinh núi lửa Io của Sao Mộc (hình ảnh)
— Tàu thăm dò Juno của NASA phát hiện ra một ngọn núi lửa mới khổng lồ trên vệ tinh Io của Sao Mộc
— Vệ tinh núi lửa Io của Sao Mộc có thể phun lưu huỳnh vào bề mặt của vệ tinh băng giá Europa
Amoniac vẫn ở dạng lỏng ở nhiệt độ thấp hơn nhiều so với nước, điều này có nghĩa là các giọt amoniac lỏng có thể hòa lẫn với các tinh thể nước băng giá trong các đám mây giông của Sao Mộc. Hỗn hợp thu được là một quả cầu tuyết đủ rắn để kết dính với nhau, nhưng chắc chắn là mềm hơn, chẳng hạn như, một viên mưa đá; hãy tưởng tượng một quả cầu tuyết ướt. Và những cục bột nhão rơi ra từ cơn bão có thể rơi nhanh hơn nhiều so với những giọt mưa, vì vậy chúng sẽ bay xa hơn nhiều trước khi bị bốc hơi.
Kết quả là sâu bên trong bầu khí quyển của Sao Mộc, có những mảng amoniac rơi xuống dưới dạng những cục bột nhão từ những cơn bão dữ dội cách đó hàng chục dặm – và amoniac đó sẽ bị chôn vùi ở đó cho đến khi cơn bão lớn tiếp theo nạo vét nó lên.
Các nhà khoa học đã công bố công trình của họ vào ngày 28 tháng 3 trên tạp chí Science Advances.
Một nghiên cứu gần đây đã khai thác dữ liệu do tàu vũ trụ Juno quay quanh Sao Mộc và Kính viễn vọng Không gian Hubble thu thập để bắt đầu ghép nối lại cách các cơn bão của hành tinh khí khổng lồ này khuấy động bầu khí quyển của thế giới — thậm chí còn đáng ngạc nhiên là rất sâu bên dưới các đám mây. Quá trình khuấy động này liên quan đến việc các cơn bão nạo vét amoniac ở một số nơi và ném nó sâu vào độ sâu của Sao Mộc dưới dạng những viên mưa đá nhão ở những nơi khác.
Kết quả có vẻ là các mảng khí amoniac cuối cùng bị chôn sâu ở một số phần của bầu khí quyển thấp hơn của Sao Mộc, trong khi các khu vực khác có ít amoniac hơn nhiều so với bình thường. Nói cách khác, một số cơn bão trên Sao Mộc có thể để lại dấu vân tay, làm thay đổi toàn bộ thành phần hóa học của bầu khí quyển hành tinh này.
Cảnh báo bão trên Sao Mộc
Một cơn bão lớn trên Sao Mộc đã bùng phát vào tháng 12 năm 2016, ngay phía nam đường xích đạo của hành tinh này và cách Đốm Đỏ Lớn nổi tiếng khoảng 60 độ về phía đông. Nhà thiên văn học nghiệp dư Phil Miles là người đầu tiên phát hiện ra cơn bão này vào tháng 2 năm 2017 — và thời điểm không thể tốt hơn.Juno sắp thực hiện chuyến bay ngang qua Sao Mộc lần thứ tư, và Mảng Atacama Large Millimeter/submillimeter tại đây trên Trái đất, cùng với Kính viễn vọng Không gian Hubble trên quỹ đạo, cũng hướng về hành tinh khí khổng lồ này. Điều này có nghĩa là các nhà thiên văn học có thể nhìn thấy Sao Mộc ở các bước sóng ánh sáng khác nhau cùng một lúc.
Được trang bị dữ liệu từ ba đài quan sát, Đại học California, Berkeley, nhà khoa học hành tinh Chris Moeckel và các đồng nghiệp của ông chỉ cần tìm ra loại luồng khí bốc lên, luồng khí hạ xuống và truyền nhiệt nào có thể giải thích tốt nhất những gì Juno, Hubble và ALMA nhìn thấy trong và sau cơn bão. Nhóm nghiên cứu đã mô phỏng hoạt động bên trong của bầu khí quyển Sao Mộc, cho thấy cơn bão lớn đã khuấy động bầu khí quyển của hành tinh này hàng chục dặm bên dưới ngay cả những tầng mây thấp nhất.
Để hiểu chính xác điều đó có nghĩa là gì, trước tiên chúng ta cần hiểu một trong những điều kỳ quặc khi mô tả thời tiết trên Sao Mộc.
Khó có thể đo được độ cao trong bầu khí quyển của Sao Mộc, vì hành tinh này không có bề mặt theo nghĩa thông thường (có chất lỏng ở đâu đó bên dưới tất cả các lớp khí sâu đó, nhưng chưa bao giờ được đo trực tiếp), vì vậy các nhà khoa học dựa vào áp suất thay thế. Có một tầng trong tầng bình lưu giữa của Sao Mộc mà áp suất khí quyển gần bằng với áp suất ở mực nước biển tại đây trên Trái Đất, và điều đó tạo nên cơ sở hữu ích để nói về độ sâu của mọi thứ trong bầu khí quyển của Sao Mộc. Những đám mây hơi nước dày đặc, nặng nề, nơi những cơn bão lớn của Sao Mộc bắt đầu, nằm cách khoảng 82 dặm (132 km) dưới mức đó, nơi áp suất không khí cao hơn khoảng 10 lần so với mực nước biển trên Trái Đất.
Hơn nữa, dữ liệu của Juno cho thấy những đám mây thấp nhất xuất hiện trong cơn bão đầu năm 2017 thấp hơn nhiều dặm so với mức đó — do đó, khi cơn bão đi qua, bầu khí quyển đã bị khuấy động sâu, sâu bên dưới những đám mây.
Những luồng khí bốc lên dữ dội và mưa đá nhão
Hình ảnh của Juno và Hubble từ năm 2017 cho thấy một luồng khí bốc lên mạnh mẽ gần tâm cơn bão, đẩy amoniac từ sâu bên trong bầu khí quyển của Sao Mộc và đẩy nó lên đỉnh của những đám mây bão cao ngất. Bên dưới luồng khí đó, Juno và Hubble thấy luồng khí bốc lên đã "làm khô" hầu hết amoniac từ một mảng khí quyển của Sao Mộc kéo dài xuống ít nhất hàng chục dặm bên dưới chân các đám mây bão.Bao quanh điểm sáng của luồng khí bốc lên, các mảng tối hơn được hiển thị trong dấu hiệu dữ liệu của Juno, nơi luồng khí bốc xuống mang theo hỗn hợp amoniac và nước trở lại độ sâu của Sao Mộc. Và đáng ngạc nhiên là amoniac đã lao sâu hơn nhiều vào khí quyển so với dự đoán của Moeckel và các đồng nghiệp của ông.
Nếu những đám mây trong cơn bão đầu năm 2017 chỉ là những giọt amoniac lỏng lớn, chúng không thể rơi xuống rất sâu vào bầu khí quyển trước khi nhiệt độ và áp suất cao hơn làm bốc hơi các giọt — và khí tạo thành sẽ không tiếp tục rơi xuống. Nó sẽ chỉ lơ lửng, tạo thành một lớp khí amoniac mới. Nhưng thay vào đó, amoniac rơi xuống sâu hơn — theo mô phỏng của Moeckel và các đồng nghiệp của ông, xuống độ sâu mà áp suất trong bầu khí quyển của Sao Mộc cao hơn khoảng 30 lần so với mực nước biển trên Trái Đất. Điều đó có nghĩa là cơn bão rất có thể đã thả xuống những quả cầu bùn lớn, nhão nhoét gồm nước và amoniac.
Những quả cầu bùn nhão là một hiện tượng thời tiết kỳ lạ trên Sao Mộc mà các nhà thiên văn học lần đầu tiên ghép lại với nhau (cũng từ dữ liệu của Juno) một vài năm trước.
Những câu chuyện liên quan:
— Tàu thăm dò Juno của NASA phát hiện các vụ phun trào núi lửa đang hoạt động trên vệ tinh núi lửa Io của Sao Mộc (hình ảnh)
— Tàu thăm dò Juno của NASA phát hiện ra một ngọn núi lửa mới khổng lồ trên vệ tinh Io của Sao Mộc
— Vệ tinh núi lửa Io của Sao Mộc có thể phun lưu huỳnh vào bề mặt của vệ tinh băng giá Europa
Amoniac vẫn ở dạng lỏng ở nhiệt độ thấp hơn nhiều so với nước, điều này có nghĩa là các giọt amoniac lỏng có thể hòa lẫn với các tinh thể nước băng giá trong các đám mây giông của Sao Mộc. Hỗn hợp thu được là một quả cầu tuyết đủ rắn để kết dính với nhau, nhưng chắc chắn là mềm hơn, chẳng hạn như, một viên mưa đá; hãy tưởng tượng một quả cầu tuyết ướt. Và những cục bột nhão rơi ra từ cơn bão có thể rơi nhanh hơn nhiều so với những giọt mưa, vì vậy chúng sẽ bay xa hơn nhiều trước khi bị bốc hơi.
Kết quả là sâu bên trong bầu khí quyển của Sao Mộc, có những mảng amoniac rơi xuống dưới dạng những cục bột nhão từ những cơn bão dữ dội cách đó hàng chục dặm – và amoniac đó sẽ bị chôn vùi ở đó cho đến khi cơn bão lớn tiếp theo nạo vét nó lên.
Các nhà khoa học đã công bố công trình của họ vào ngày 28 tháng 3 trên tạp chí Science Advances.
