Giống như Trái Đất, các tầng khí quyển trên các hành tinh như sao Thổ, sao Mộc, sao Thiên Vương và sao Hải Vương luôn có nhiệt độ cao. Tuy nhiên, khoa học vẫn chưa thể lý giải được nguồn nhiệt này đến từ đâu, bởi lẽ so với Trái Đất, các hành tinh này nằm quá xa so với Mặt Trời để đạt được nhiệt độ cao như vậy.

Sao Thổ và cực quang bao quanh nó. Ảnh: NASA

Gần đây, phân tích dữ liệu từ tàu vũ trụ Cassini của NASA đã tìm ra một lời giải thích hợp lý với trường hợp của sao Thổ: nhiệt độ được sinh ra từ các cực quang ở hai cực Bắc và Nam của hành tinh. Gió mặt trời và hạt tích điện từ các mặt trăng của Sao Thổ tương tác với nhau sẽ kích hoạt các dòng điện, tạo các tia lửa trên cực quang và làm nóng các tầng khí quyển. Tương tự như vậy, các nghiên cứu về cực quang trên Trái Đất cho phép các nhà khoa học theo dõi các chỉ số bầu khí quyển.

“Nhờ bộ dữ liệu này, lần đầu tiên chúng tôi có thể đồng thời quan sát sự thay đổi nhiệt độ và theo dõi tầng khí quyển bên trên Trái Đất xuyên suốt cả hai cực.”, tác giả nghiên cứu Zarah Brown cho biết.

Bằng cách dựng hình mô tả cơ chế lưu thông nhiệt trong bầu khí quyển, các nhà khoa học đã hiểu rõ hơn về cách dòng điện cực quang điều khiển gió và làm nóng các tầng trên của bầu khí quyển Sao Thổ. Hệ thống gió trên toàn hành tinh đóng vai trò phân phối nguồn năng lượng tích tụ từ hai cực lan ra gần các vùng xích đạo, khiến nhiệt độ tại các khu vực này nóng hơn gấp đôi mức nhiệt sinh ra từ Mặt Trời.

Theo đó, các kết luận mới này đóng vai trò quan trọng giúp mở rộng kiến thức của con người về tầng khí quyển, đồng thời là một trong những di sản quý giá nhất mà tàu vũ trụ Cassini để lại cho khoa học. Tàu Cassini, dưới sự kiểm soát của Phòng Thí nghiệm Sức đẩy Phản lực của NASA, đã thực hiện nhiệm vụ theo dõi sao Thổ trong hơn 13 năm. Để bảo vệ mặt trăng Enceladus, tàu Cassina buộc phải đáp xuống bầu khí quyển sao Thổ vào tháng 9 năm 2017 trước khi cạn hết nhiên liệu. Nhưng trước khi lao xuống, Cassini đã thực hiện nhiệm vụ cuối cùng: di chuyển theo 22 quỹ đạo cực gần với Sao Thổ. Sự kiện này còn được gọi là "Cái kết Huy Hoàng" của con tàu.

Cũng trong nhiệm vụ cuối cùng ấy, con tàu đã thu thập được các dự liệu mấu chốt giúp hoàn thành bản đồ nhiệt mới nhất mô tả bầu khí quyển trên sao Thổ. Trong suốt 6 tuần, Cassini đã theo dõi quy trình mọc-lặn của những ngôi sao sáng nhất trên hai chòm sao Orion và Canis Major và phân tích sự thay đổi ánh sáng khi chúng di chuyển qua sao Thổ. Các nhà khoa học phát hiện bầu khí quyển của sao Thổ càng lên cao sẽ càng loãng dần, với mức độ thay đổi phụ thuộc vào nhiệt độ.

Các chỉ số về mật độ và nhiệt độ bầu khí quyển cũng giúp các nhà khoa học đo được tốc độ gió. Theo đó, những yếu tố ảnh hưởng tới bầu khí quyển của Sao Thổ đóng vai trò quyết định đến thời tiết trên hành tinh và ảnh hưởng tới các hành tinh khác trong hệ mặt trời.

Nguồn: https://phys.org/news/2020-04-saturn-atmosphere-hot.html