Phát hiện bầu khí quyển kỳ lạ trên mặt trăng độc đáo nhất Hệ Mặt Trời

Các nhà nghiên cứu tại Đại học Bristol vừa phát hiện hành vi bất thường của bầu khí quyển Titan – mặt trăng lớn nhất của sao Thổ – lần đầu tiên được ghi nhận.

Dựa trên dữ liệu từ sứ mệnh Cassini-Huygens, hợp tác giữa NASA, Cơ quan Vũ trụ châu Âu (ESA) và Cơ quan Vũ trụ Ý, nhóm nghiên cứu nhận thấy Titan sở hữu một bầu khí quyển dày đặc và mờ đục, nhưng không quay đồng bộ với bề mặt. Thay vào đó, nó dao động như con quay hồi chuyển, nghiêng lệch và thay đổi vị trí theo mùa.

Titan – mặt trăng khác biệt trong Hệ Mặt Trời

Titan nổi bật với vị thế là mặt trăng duy nhất trong Hệ Mặt Trời có bầu khí quyển dày đặc, điều từ lâu đã khiến các nhà khoa học hành tinh say mê. Sau khi phân tích 13 năm dữ liệu hồng ngoại nhiệt do tàu Cassini thu thập, các nhà khoa học đã lập bản đồ cho thấy cách bầu khí quyển Titan nghiêng lệch và trôi dạt theo thời gian.

Lucy Wright, tác giả chính và là nhà nghiên cứu sau tiến sĩ tại Khoa Khoa học Trái đất, Đại học Bristol, cho biết: “Hành vi nghiêng của khí quyển Titan thực sự kỳ lạ. Bầu khí quyển của Titan dường như hoạt động như một con quay hồi chuyển, tự ổn định trong không gian.

Sự dao động của bầu khí quyển Titan. Bầu khí quyển nghiêng so với lõi rắn của Titan và độ nghiêng này thay đổi về kích thước và hướng

Chúng tôi cho rằng có thể trong quá khứ, một sự kiện nào đó đã khiến bầu khí quyển bị lệch khỏi trục quay, dẫn tới hiện tượng dao động. Điều thú vị hơn cả là độ nghiêng này còn thay đổi theo mùa của Titan”.

Các nhà nghiên cứu đã khảo sát tính đối xứng của trường nhiệt trong khí quyển Titan và phát hiện rằng nó không thẳng hàng với cực như dự đoán. Thay vào đó, tâm khí quyển dần dần trôi đi, gắn liền với chu kỳ mùa dài của Titan, trong đó một năm tương đương gần 30 năm Trái đất.

Giáo sư Nick Teanby, đồng tác giả và chuyên gia khoa học hành tinh tại Bristol, nhận định: “Điều khó hiểu là hướng nghiêng của khí quyển lại cố định trong không gian, thay vì chịu ảnh hưởng từ Mặt Trời hay sao Thổ. Nếu như vậy, chúng ta đã có manh mối về nguyên nhân. Nhưng giờ đây, thay vào đó, lại xuất hiện một bí ẩn mới”.

Ý nghĩa cho các sứ mệnh tương lai

Phát hiện này có tác động quan trọng đến sứ mệnh Dragonfly sắp tới của NASA – một thiết bị bay kiểu drone dự kiến sẽ đáp xuống Titan trong thập niên 2030. Khi Dragonfly hạ xuống, nó sẽ bị cuốn theo những cơn gió mạnh của Titan, nhanh gấp 20 lần tốc độ quay bề mặt.

NASA dự định đổ bộ lại xuống Titan vào thập niên sau

Việc hiểu được cách khí quyển dao động theo mùa là chìa khóa để tính toán chính xác quỹ đạo hạ cánh. Độ nghiêng khí quyển ảnh hưởng trực tiếp đến việc Dragonfly sẽ bị cuốn đi như thế nào, nhờ vậy nghiên cứu này sẽ giúp các kỹ sư dự đoán tốt hơn điểm đáp xuống của nó.

Tiến sĩ Conor Nixon, nhà khoa học hành tinh tại NASA Goddard và là đồng tác giả, bổ sung: “Công trình này cho thấy kho dữ liệu từ Cassini vẫn còn chứa đựng vô vàn khám phá đáng kinh ngạc. Thiết bị này đến nay vẫn mang lại giá trị khoa học lớn.

Việc bầu khí quyển của Titan cư xử như một con quay tách rời khỏi bề mặt đặt ra những câu hỏi hấp dẫn – không chỉ cho riêng Titan, mà còn cho cả việc hiểu biết vật lý khí quyển nói chung, kể cả trên Trái đất”.

Những phát hiện này góp phần củng cố quan điểm rằng Titan không chỉ giống Trái đất về bề ngoài, mà còn là một nơi có hệ thống khí hậu riêng biệt, cùng nhiều bí ẩn vẫn còn ẩn giấu dưới lớp sương vàng đặc trưng của nó.

Titan là mặt trăng duy nhất trong Hệ Mặt Trời có bầu khí quyển dày đặc, chủ yếu là nitrogen – giống Trái Đất. Bầu trời của Titan phủ mờ trong một lớp sương vàng, nơi ánh sáng Mặt Trời lọt xuống đã bị lọc bớt năng lượng, tạo nên một môi trường đặc biệt.

Điểm nổi bật của Titan là sự tồn tại của hồ, sông và biển methane – ethane lỏng trên bề mặt. Đây là nơi duy nhất ngoài Trái Đất có chất lỏng ổn định, với một “chu trình methane” hoạt động tương tự như chu trình nước của chúng ta: hơi methane bốc lên, ngưng tụ thành mây, rơi xuống thành mưa, chảy thành sông rồi đổ về các hồ lớn. Cùng với đó, Cassini đã phát hiện vô số hợp chất hữu cơ phức tạp trong khí quyển Titan – những “viên gạch hóa học” cần thiết cho sự sống.

Tuy nhiên, vấn đề nằm ở nhiệt độ cực thấp: khoảng -179°C. Trong điều kiện này, nước chỉ tồn tại ở dạng băng cứng như đá, không thể trở thành dung môi cho các phản ứng sinh học kiểu Trái Đất. Hy vọng của các nhà khoa học là đại dương ngầm nước lỏng ẩn sâu dưới lớp băng Titan, có thể được làm ấm bởi lực thủy triều từ sao Thổ. Nếu tồn tại, đó có thể là môi trường “nước + hữu cơ” đầy tiềm năng cho sự sống.

Bùi Tú