Tín dụng hình ảnh: NASA
Khi tàu vũ trụ Voyager trượt qua Sao Thổ vào năm 1980/81, họ đã theo dõi các hành tinh vòng quanh gió ở tốc độ 1700 km / h. Mặc dù gió xích đạo đã chậm lại, nhưng các máy bay phản lực khác ở xa xích đạo vẫn di chuyển cùng tốc độ. Điều này đã khiến các nhà thiên văn học tin rằng sự chậm lại có liên quan đến sự thay đổi của các mùa trên Sao Thổ.
Sao Thổ, một trong những hành tinh gió nhất, gần đây đã có sự thay đổi bất ngờ và kịch tính: gió xích đạo của nó đã giảm từ 1700 km / giờ nhanh chóng trong các chuyến bay của tàu vũ trụ Voyager vào năm 1980-81 xuống mức khiêm tốn 990 km / giờ từ năm 1996 đến 2002. Sự chậm lại trong gió này đã được phát hiện bởi một nhóm các nhà khoa học người Mỹ gốc Tây Ban Nha, bao gồm Richard French thuộc Wellesley College ở Massachusetts, người đã báo cáo những phát hiện của họ trong số ra ngày 5 tháng 6 của tạp chí Nature. (5 tháng 6 năm 2003, Tập 423, trang 623-625)
Sử dụng hình ảnh của Kính viễn vọng Không gian Hubble (HST) của hành tinh khổng lồ có vành, các nhà khoa học (A. Sanchez-Lavega, S. Perez-Hoyos, JF Rojas và R. Hueso từ Đại học Pais Vasco ở Bilbao, Tây Ban Nha và Pháp từ Đại học Wellesley ), đã đo chuyển động của các tính năng đám mây và hệ thống bão trên hành tinh khổng lồ có vành.
Một trong những bí ẩn lớn trong khoa học khí quyển là tại sao các hành tinh khổng lồ Sao Mộc và Sao Thổ - những quả cầu khổng lồ có thành phần chủ yếu là hydro và heli - có mô hình xen kẽ của gió đông tây, có hướng khác nhau theo vĩ độ, giải thích về Pháp. Không giống như gió trên các hành tinh trên mặt đất như Trái đất, được cung cấp chủ yếu bởi ánh sáng mặt trời, gió trên các hành tinh khổng lồ có một nguồn năng lượng bổ sung trong nhiệt thoát ra từ nội thất sâu của chúng. Mặc dù sức mạnh của sức nóng bên trong này chỉ là một phần nhỏ của ánh sáng mặt trời trên Trái đất, nhưng các hành tinh khổng lồ Gió của Gió có cường độ gấp mười lần so với gió trên mặt đất.
Vai trò của các nguồn năng lượng bên trong này trong việc duy trì những cơn gió mạnh này trong các hành tinh khổng lồ và hiểu tại sao tốc độ tối đa đạt được ở xích đạo tạo thành thách thức lớn đối với các lý thuyết về chuyển động khí quyển trong các hành tinh và các ngôi sao.
Hiện tại có hai cách giải thích khá khác nhau cho hệ thống máy bay phản lực trên các hành tinh khổng lồ. Ở một thái cực, những cơn gió được cho là sẽ kéo rất sâu vào bên trong hành tinh, khai thác nhiệt lượng tỏa ra từ hành tinh này để điều khiển chuyển động của chúng. Ở một thái cực khác, sự lưu thông khí quyển được mô hình hóa như trên các hành tinh trên mặt đất, được thúc đẩy bởi nhiệt mặt trời lắng đọng trong một tầng khí quyển phía trên nông. Cả hai cách giải thích đều có nhược điểm quan trọng và không thể giải thích được những cơn gió xích đạo mạnh.
Một cách để kiểm tra các mô hình này là phân tích hành vi lâu dài của gió bằng cách đo độ nhạy của chúng đối với sự thay đổi lượng ánh sáng mặt trời do tác động theo mùa hoặc do các ảnh hưởng khác. Các nghiên cứu trước đây cho thấy gió của Sao Mộc khá ổn định và không nhạy cảm với sự thay đổi theo mùa, nhưng ít ai biết về Sao Thổ, nơi có các đặc điểm đám mây bị tắt tiếng khó đo lường hơn nhiều.
Sử dụng khả năng độ phân giải cao của Máy ảnh hành tinh trường rộng trên HST, nhóm người Mỹ gốc Tây Ban Nha đã có thể theo dõi đủ các yếu tố đám mây trong Sao Thổ để đo vận tốc gió trên một phạm vi vĩ độ rộng. Các cơn gió xích đạo đo được vào năm 1996-2001 chỉ mạnh bằng một nửa so với những năm 1980-81, khi tàu vũ trụ Voyager đến thăm hành tinh này. Ngược lại, các tia nước ở xa xích đạo vẫn ổn định và cho thấy sự đối xứng mạnh mẽ ở bán cầu không tìm thấy ở Sao Mộc.
Các hành vi khác nhau của gió Sao Thổ có thể có một lời giải thích đơn giản, lưu ý các nhà khoa học. Chu kỳ theo mùa dài trong bầu khí quyển của Sao Thổ (một năm Sao Thổ là khoảng ba mươi năm trên mặt đất) và bóng của xích đạo bởi các vòng khổng lồ của hành tinh có thể giải thích cho sự chậm lại đột ngột của gió xích đạo. Thay vì bị ràng buộc vào bên trong sâu của Sao Thổ, chủ yếu do nhiệt bên trong, gió xích đạo có thể là một phần của hiện tượng bề mặt nông, cũng bị ảnh hưởng bởi sự thay đổi của ánh sáng mặt trời theo mùa. Trên thực tế, vùng xích đạo của Sao Thổ là vị trí của các hệ thống bão khổng lồ, như những cơn bão được nhìn thấy vào năm 1990 và 1994. Những cơn bão này có thể đã gây ra những thay đổi động lực mạnh mẽ, có thể dẫn đến sự suy yếu của gió xích đạo.
Một khả năng khác là gió được đo bởi đội ở độ cao cao hơn, nơi gió có khả năng giảm tốc độ. Trong bài viết về Thiên nhiên, nhóm nghiên cứu lưu ý rằng các cơn gió không xích đạo của Sao Thổ vẫn không thay đổi trong giai đoạn này, giống như Sao Mộc về mặt này, điều này gợi ý rằng những cơn gió này có thể bắt nguồn sâu hơn.
Các quan sát HST mới của nhóm người Mỹ gốc Tây Ban Nha được lên kế hoạch vào cuối năm nay. Dữ liệu mới và hình ảnh độ phân giải cao thu được từ sứ mệnh quỹ đạo Cassini của NASA-ESA dự kiến sẽ đến Sao Thổ vào giữa năm 2004 sẽ cho phép họ và các nhà khoa học khác tìm hiểu liệu mô hình gió hiện tại sẽ tồn tại hay sẽ thay đổi trong quá trình chu kỳ theo mùa của sao Thổ. Trong cả hai trường hợp, ghi chú tiếng Pháp, những kết quả này sẽ là những bài kiểm tra quan trọng về sự hiểu biết lý thuyết của chúng ta về gió trên các hành tinh khổng lồ.
Nguồn gốc: Wellesley College News
