Vì sao sao Thiên Vương là mục tiêu khám phá hấp dẫn

Vào đêm ngày 13 tháng 3 năm 1781, William Herschel đang nhìn qua kính viễn vọng của mình trong khu vườn sau nhà ở Phố New King, Bath, Anh, thì ông nhận thấy một vật thể mờ nhạt khác thường gần ngôi sao Zeta Tauri. Ông đã quan sát nó trong vài đêm và nhận thấy rằng nó đang di chuyển chậm so với các ngôi sao nền. Nhà thiên văn này ban đầu nghĩ rằng ông đã tìm thấy một sao chổi nhưng sau đó đã xác định chính xác rằng đây là một hành tinh xa xôi. Hành tinh này sau đó được đặt tên là sao Thiên Vương (Uranus). Thành tích này đã giúp Herschel trở thành thành viên của Hiệp hội Hoàng gia, phong tước hiệp sĩ và đem lại cho ông danh tiếng thiên văn học lâu dài.

Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng sao Thiên Vương là một thế giới rất kỳ quặc. Sao Thiên Vương nằm nghiêng so với các hành tinh trong hệ mặt trời của chúng ta. Và mặc dù nó không phải là hành tinh xa mặt trời nhất, nhưng nó là hành tinh lạnh nhất trong hệ mặt trời.

Sao Thiên Vương cũng chịu đựng các mùa có cường độ phi thường. Mỗi cực trải qua hàng thập kỷ được tắm trong ánh sáng mặt trời không ngừng, trước khi trải qua hàng thập kỷ trong bóng tối hoàn toàn. Nếu có một người sinh ra vào ở gần cực sao Thiên Vương vào mùa thu, người đó sẽ phải đợi 42 năm, đến mùa xuân trên hành tinh này, để nhìn thấy mặt trời lần đầu tiên vào mùa xuân. Và sao Thiên Vương là hành tinh duy nhất được đặt theo tên của một vị thần Hy Lạp chứ không phải là một vị thần La Mã. (Uranus là ông nội của Zeus)

Bất chấp những điều kỳ lạ và cực đoan về mặt thiên văn này, đến nay con người có rất ít nỗ lực trong việc tiếp cận đến gần sao Thiên Vương. Chỉ có một tàu thăm dò robot từng đến vào năm 1986, cụ thể là tàu Voyager 2 của Hoa Kỳ, nhưng nó cũng chỉ lướt qua trong hành trình khám phá hệ mặt trời. Các dữ liệu đã tiết lộ một thế giới khổng lồ, kỳ lạ, có màu xanh nhạt với bầu khí quyển gồm hydro, heli và metan, nhiều mặt trăng và một từ trường mạnh mẽ. Và đó gần như là tất cả những gì con người biết về sao Thiên Vương.

Tuy nhiên, điều này sắp thay đổi. Đầu năm nay, Viện Hàn lâm Khoa học Quốc gia Hoa Kỳ đã công bố một báo cáo thúc giục Nasa phóng tàu thăm dò sao Thiên Vương; báo cáo này coi khám phá sao Thiên Vương là nhiệm vụ hàng đầu ưu tiên cao nhất trong thập kỷ tới. Báo cáo này được công bố 10 năm một lần và đều mang lại sức ảnh hưởng to lớn - có nghĩa là Nasa hiện đang chịu áp lực rất lớn trong việc thiết kế và tài trợ cho một sứ mệnh như vậy.

Về phần mình, những người đam mê sao Thiên Vương rất vui mừng. Giáo sư Leigh Fletcher thuộc Đại học Leicester cho biết: “Đó là một tin cực kỳ thú vị. Có rất ít nơi trong hệ mặt trời mà chúng ta có ít hiểu biết như sao Thiên Vương. Các hành tinh bên trong hệ mặt trời đã được thăm dò nhiều lần và sao Mộc và sao Thổ cũng vậy. Ngay cả những sao Diêm Vương xa xôi, nhỏ bé cũng đã được khảo sát. Vì vậy, một sứ mệnh sao Thiên Vương sẽ lấp đầy một khoảng trống trong kiến ​​thức của chúng ta về các quá trình đã hình thành nên hệ mặt trời."

Các nhà thiên văn học chia hành tinh của mặt trời thành ba nhóm cơ bản. Một nhóm bao gồm sao Thủy, sao Kim, Trái đất và sao Hỏa, những hành tinh đá quay gần mặt trời. Sau đó, xa hơn nữa là các hành tinh khí khổng lồ, sao Mộc và sao Thổ, những thế giới khổng lồ được tạo ra chủ yếu bằng hydro và heli. Cuối cùng, ở rìa hệ mặt trời, có sao Thiên Vương và đối tác của nó là sao Hải Vương, lần lượt là hành tinh xa thứ hai và xa nhất so với mặt trời. Hai hành tinh này được gọi là những người khổng lồ băng vì chúng có khối lượng lớn (mặc dù không lớn bằng sao Mộc và sao Thổ) và vì chúng được hình thành từ vật chất băng giá. Điều quan trọng là chúng có rất nhiều khí mê-tan, nước và các phân tử tạo băng khác trong khí quyển và bên trong của chúng.

Những đặc điểm này luôn được coi là thú vị nhưng cũng bị coi là không đủ hấp dẫn để đáng được quan tâm đặc biệt - cho đến khi các nhà thiên văn học bắt đầu nghiên cứu các hệ sao khác và tìm thấy những người khổng lồ băng như sao Thiên Vương và sao Hải Vương ở khắp mọi nơi. Fletcher cho biết thêm: "Nó thực sự hấp dẫn: khi chúng tôi nhìn vào các hành tinh xung quanh các ngôi sao khác, chúng tôi nhận thấy rất nhiều hành tinh trong số đó tương tự như sao Thiên Vương và sao Hải Vương." Hay như Jonathan Fortney, một nhà khoa học hành tinh tại Đại học California Santa Cruz, nói: "Thiên nhiên thích tạo ra những hành tinh như vậy".

Đến nay vẫn không rõ lý do tại sao những người khổng lồ băng như vậy lại phổ biến rộng rãi trong thiên hà của chúng ta. Fletcher nói: "Tuy nhiên, rõ ràng có điều gì đó quan trọng về các hành tinh như sao Thiên Vương và sao Hải Vương. Và quan trọng là chúng ta có hai hành tinh đại diện cho loại hành tinh phổ biến nhất trong thiên hà, ngay tại đây trong hệ mặt trời của chúng ta. Tuy nhiên, thành phần, bản chất và nguồn gốc của chúng vẫn còn là một bí ẩn. Đã đến lúc phải quan tâm đến chúng."

Nguồn: https://www.theguardian.com/science/2022/jul/16/uranus-mission-space-exploration-nasa