Tàu vũ trụ Arase của Nhật Bản (trước đây gọi là ERG) đã quan sát sóng hợp xướng và các electron rải rác trong từ quyển của Trái đất, nguồn gốc của cực quang xung. Các electron rải rác kết tủa vào khí quyển, dẫn đến sự chiếu sáng cực quang.
(Ảnh: © Nhóm khoa học ERG)
Một nghiên cứu mới cho thấy nguồn gốc của những màn hình nhấp nháy cực mạnh trong bầu khí quyển của Trái đất đã được tiết lộ sau một cuộc săn lùng kéo dài hàng thập kỷ.
Theo các nhà khoa học đứng sau nghiên cứu mới, các cực quang tương tự có thể diễn ra cao hơn Sao Mộc và Sao Thổ.
Các chương trình ánh sáng ấn tượng được gọi là ánh sáng phía bắc và phía nam, còn được gọi là cực quang, rất đa dạng về bản chất như màu sắc chúng hiển thị trên bầu trời. Loại quen thuộc nhất, được gọi là cực quang rời rạc, nổi tiếng với những dải ruy băng và bộ truyền phát màu sắc. Ngược lại, cực quang xung là những mảng ánh sáng nhấp nháy khổng lồ. [Hướng dẫn cực quang: Cách thức hoạt động của đèn phía Bắc (Infographic)]
Auroras là kết quả khi dòng các hạt tốc độ cao từ mặt trời - được gọi chung là gió mặt trời - đâm vào từ quyển của Trái đất, vỏ của các hạt tích điện bị giữ lại bởi từ trường của hành tinh. Trong khi đó, cực quang rời rạc có nguồn gốc một vài ngàn dặm trên bề mặt Trái đất, dao động cực quang xuất hiện khoảng 10 lần xa.
Nghiên cứu trước đây cho thấy cực quang xung được kích hoạt bởi các dao động điện từ được gọi là sóng hợp xướng phát sinh trong từ quyển ở xích đạo. Ý tưởng là sóng hợp xướng gửi các electron trong từ quyển đi dọc theo đường sức từ của hành tinh về phía trên bầu khí quyển Trái đất, tạo ra ánh sáng khi chúng va chạm với các phân tử không khí.
Tuy nhiên, trong nhiều thập kỷ, các nhà khoa học không thể thu thập các quan sát trên mặt đất và không gian đủ nhạy cảm để xếp hàng vào đúng thời điểm và địa điểm để chứng minh mô hình này. Bây giờ, các nhà nghiên cứu cuối cùng đã thu thập bằng chứng trực tiếp về chuỗi các sự kiện đằng sau cực quang xung.
Các nhà khoa học đã phân tích dữ liệu từ tàu vũ trụ Arase do Cơ quan thám hiểm hàng không vũ trụ Nhật Bản đưa ra vào cuối năm 2016. Vệ tinh này có thể phát hiện sóng hợp xướng và điều tra tác động của chúng đối với các electron từ tính trong một cửa sổ hẹp quanh đường sức từ.
Các nhà nghiên cứu cũng xác định chính xác nơi đường từ trường của tàu vũ trụ Arase được kiểm tra đã tiếp xúc với Trái đất. Họ đã tìm kiếm bất kỳ cực quang phù hợp với hoạt động của electron được kích hoạt bởi sóng hợp xướng.
Các nhà khoa học đã xác định cực quang vào năm 2017 ở miền trung Canada rõ ràng được tạo ra bởi các electron từ tính rải rác bởi sóng hợp xướng.
Tác giả nghiên cứu Satoshi Kasahara, nhà vật lý không gian và hành tinh tại Đại học Tokyo, cho biết: "Kết quả quan sát thường rất phức tạp và các bài kiểm tra dự đoán lý thuyết thường dẫn đến kết quả mơ hồ, không phải là trường hợp ở đây".
Các nhà nghiên cứu lưu ý rằng hoạt động tương tự có thể xảy ra ở cực quang của Sao Mộc và Sao Thổ, nơi công việc trước đó đã phát hiện ra sóng hợp xướng. "Ứng dụng cho các hành tinh khác sẽ rất thú vị", Kasahara nói với Space.com.
Các nhà nghiên cứu chi tiết phát hiện của họ trực tuyến ngày hôm nay (14 tháng 2) trên tạp chí Nature.
