Một nghiên cứu mới dựa trên dữ liệu từ sứ mệnh Cassini đang tiết lộ một điều đáng ngạc nhiên trong bầu khí quyển của Sao Thổ. Chúng tôi đã biết về cơn bão ở cực bắc khí khổng lồ trong nhiều thập kỷ, nhưng bây giờ có vẻ như cơn bão hình lục giác khổng lồ này có thể là một ngọn tháp cao hàng trăm km có chiều sâu của nó trong bầu khí quyển Sao Thổ.
Khi Cassini đến Sao Thổ năm 2004, đó là mùa hè ở bán cầu nam và tàu vũ trụ đã tìm thấy một cơn lốc cực ở cực nam. Cuối cùng, mùa hè đã đến ở bán cầu bắc và họ đã chứng kiến sự hình thành của cơn bão ở Bắc Cực. Điều này chỉ xác nhận lại những gì chúng ta đã biết từ năm 1980 khi nhiệm vụ Voyager nghiên cứu Sao Thổ và tìm thấy một cơn bão mùa hè tại Sao Thổ Cực Bắc Cực.
Trong khi chúng tôi mong đợi được nhìn thấy một cơn lốc nào đó ở cực bắc Saturn, khi nó trở nên ấm hơn, hình dạng của nó thực sự đáng ngạc nhiên. - Leigh Fletcher, Đại học Leicester, Vương quốc Anh, tác giả chính.
Nhưng cơn bão phía Bắc này có hình lục giác chứ không phải hình tròn và nó có chung hình dạng lục giác giống như cơn bão sâu hơn trong bầu khí quyển Sao Thổ, lần đầu tiên được tìm thấy bởi Voyager. Câu hỏi là, chúng ta có thấy một con quái vật cao chót vót của một cơn bão không? Hoặc hai cơn bão riêng biệt, cả hai hình thành trong một hình lục giác?
Các cạnh của xoáy mới được tìm thấy này dường như là hình lục giác, khớp chính xác với mô hình đám mây hình lục giác nổi tiếng và kỳ quái mà chúng ta nhìn thấy sâu hơn trong bầu khí quyển Saturn, ông Leigh Fletcher thuộc Đại học Leicester, Vương quốc Anh, tác giả chính của nghiên cứu mới.
Video này cho thấy mô hình đám mây hình lục giác nằm sâu trong bầu khí quyển Sao Thổ, lần đầu tiên được phát hiện bởi Voyager.
Các nhà khoa học tham gia vào nhiệm vụ Cassini hoàn toàn mong đợi sẽ thấy một dạng bão ở cực bắc khi mùa hè Sao Thổ đến, nhưng họ đã rất ngạc nhiên bởi hình dạng này. Fletcher cho biết, một trong những hình lục giác đã sinh ra một cách tự nhiên và giống hệt nhau ở hai độ cao khác nhau, một thấp hơn trong các đám mây và một cao trong tầng bình lưu, hoặc trên thực tế là một cấu trúc cao chót vót trong phạm vi thẳng đứng vài trăm km.
Trọng tâm của nghiên cứu mới này là Máy quang phổ hồng ngoại tổng hợp Cassini (CIRS). CIRS đã thu thập dữ liệu này từ năm 2010 đến 2017 và nó cho thấy sự ấm lên của tầng bình lưu Sao Thổ từ độ nghiêng quỹ đạo cao. Hình ảnh tổng hợp dưới đây cho thấy sự nóng lên dần dần của tầng bình lưu Saturn, và sự hình thành dần dần của cơn bão lục giác.
Trước đó trong nhiệm vụ Cassini, không khí phía trên đơn giản là quá lạnh để CIRS có thể nhìn thấy. Tầng bình lưu khoảng -158 độ C, quá lạnh đối với nhạc cụ. Nhưng năm Sao Thổ kéo dài khoảng 30 năm và năm 2009, vùng cực Bắc bắt đầu ấm lên. Vào khoảng năm 2014, nhạc cụ Cassini từ CIRS đã có thể nghiên cứu bầu không khí phía trên.
Năm One Saturnian kéo dài khoảng 30 năm Trái đất, do đó mùa đông rất dài. Sao Thổ chỉ bắt đầu nổi lên từ độ sâu của mùa đông phía bắc năm 2009, và dần ấm lên khi bán cầu bắc tiếp cận mùa hè. - đồng tác giả nghiên cứu Sandrine Guerlet, Labouratoire de Météorologie Dynamique, Pháp.
Guerlet cho biết, lần đầu tiên chúng tôi có thể sử dụng công cụ CIRS để khám phá tầng bình lưu phía bắc, từ năm 2014 trở đi, Guerlet nói. Khi xoáy cực ngày càng trở nên rõ ràng hơn, chúng tôi nhận thấy nó có các cạnh lục giác, và nhận ra rằng chúng ta đang nhìn thấy hình lục giác tồn tại ở độ cao cao hơn nhiều so với suy nghĩ trước đây.
Nghiên cứu chỉ ra rằng các vùng cực trên Sao Thổ rất khác nhau. Khi Cassini quan sát khu vực phía Nam trong suốt mùa hè, ngay từ đầu nhiệm vụ, không có mô hình bão hình lục giác. Cơn bão phía bắc cũng lạnh hơn, kém trưởng thành hơn và động lực của nó hoàn toàn khác nhau. Hiện tại, các nhà khoa học chỉ có thể đoán tại sao lại như vậy.
Điều này có thể có nghĩa là có một sự bất cân xứng cơ bản giữa các cực Saturn mà chúng ta chưa hiểu, hoặc nó có thể có nghĩa là cơn lốc cực bắc vẫn đang phát triển trong những quan sát cuối cùng của chúng ta và tiếp tục làm như vậy sau khi Cassini, sự sụp đổ, Fletcher nói. Nhiệm vụ của Cassini sườn đã kết thúc trong trò chơi Grand Grand Finale của họ vào tháng 9 năm 2017, khi tàu vũ trụ được cố tình gửi vào bầu khí quyển Sao Thổ để bị phá hủy.
Các nhà khoa học đã nghiên cứu các kiểu thời tiết Sao Thổ trong một thời gian dài và họ đã biết từ lâu rằng hành tinh lớp mây dày này chứa hầu hết thời tiết trên hành tinh. Các đặc điểm cực bắc được Voyager phát hiện lần đầu tiên vào năm 1980, và chúng ta biết rằng hình lục giác cực ở phía bắc là một đặc điểm lâu dài. Các nhà khoa học nghĩ rằng tính năng này có thể được gắn với vòng quay của chính hành tinh này, giống như luồng phản lực ở đây trên Trái đất.
Nó nói rõ rằng chúng ta có rất nhiều điều để tìm hiểu về bầu không khí Saturn. Nó không chắc rằng cơn bão lục giác trong tầng bình lưu và cơn bão lục giác sâu hơn trong bầu khí quyển là cùng một cơn bão. Gió thay đổi quá nhiều qua các tầng khí quyển. Nhưng họ có thể được kết nối theo một cách khác. Sau khi điều tra các tính chất khí quyển ở khu vực phía bắc, Fletcher và các đồng nghiệp đã xác định rằng các sóng như hình lục giác sẽ không thể truyền lên trên và nên bị giữ lại trong các đám mây. Điều này là thông qua một quá trình gọi là sự biến mất. Một cách mà sóng ‘thông tin có thể rò rỉ lên trên là thông qua một quá trình gọi là sự biến mất, trong đó cường độ của sóng phân rã theo chiều cao nhưng chỉ đủ mạnh để vẫn tồn tại trong tầng bình lưu, ông giải thích Fletcher.
Bức tranh lớn hơn trong nghiên cứu này là câu hỏi liên tục về cách năng lượng được vận chuyển qua các tầng khác nhau của bầu khí quyển, một thứ mà chúng ta vẫn đang làm việc để hiểu ở đây trên Trái đất. Nếu chúng ta có thể hiểu làm thế nào và tại sao xoáy cực bắc của Sao Thổ có hình lục giác, nó sẽ làm sáng tỏ cách thức các hiện tượng sâu hơn trong bầu khí quyển có thể ảnh hưởng đến môi trường ở trên cao.
Lục giác phía bắc Hình lục giác phía bắc là một tính năng mang tính biểu tượng của một trong những thành viên lôi cuốn nhất của Hệ Mặt trời, vì vậy để khám phá ra rằng nó vẫn còn giữ những bí ẩn lớn là rất thú vị, đó là - Nhà nghiên cứu Dự án ESA cho nhiệm vụ Cassini-Huygens.
Nhiệm vụ Cassini vẫn đang cho chúng ta thấy những điều về Sao Thổ, ngay cả khi nó đã vượt qua. Đối với nhóm nghiên cứu đằng sau nghiên cứu này, nó vui buồn phát hiện ra hình lục giác phía bắc gần một năm sau khi Cassini kết thúc. Nói Fletcher, mật Chúng tôi chỉ cần biết thêm. Nó khá bực bội khi chúng tôi chỉ phát hiện ra hình lục giác tầng bình lưu này vào cuối tuổi thọ của Cassini.
