“Chưa ai từng thấy điều này trước đây” – Hubble cho thấy các luồng gió ở Vết đỏ Lớn của Sao Mộc đang tăng tốc

Những cơn gió ở Vết đỏ Lớn của Sao Mộc

Bằng cách phân tích các hình ảnh do Kính viễn vọng Không gian Hubble của NASA / ESA chụp từ năm 2009 đến năm 2020, các nhà nghiên cứu nhận thấy rằng tốc độ gió trung bình ngay trong ranh giới của Vết đỏ Lớn, được tạo ra bởi vòng tròn màu xanh lá cây bên ngoài, đã tăng lên 8% và vượt quá 640 km một giờ. Ngược lại, những cơn gió gần vùng trong cùng của cơn bão, được tạo ra bởi một vòng màu xanh lá cây nhỏ hơn, đang di chuyển chậm hơn đáng kể. Cả hai đều chuyển động ngược chiều kim đồng hồ. Nhà cung cấp hình ảnh: NASA, ESA, Michael H. Wong (UC Berkeley)

Những ngọn gió ở rìa ngoài đang ‘chiến thắng cuộc đua’ trong hệ thống bão khổng lồ này

Hãy lắng nghe, những người hâm mộ cuộc đua! Làn đường trong cùng không còn lợi thế có thể đoán trước được nữa. Trong sao MộcVết Đỏ Lớn, một cơn bão đã hoành hành trong nhiều thế kỷ, tốc độ ở “làn ngoài” của nó đang di chuyển nhanh hơn làn trong – và tiếp tục tăng tốc. Bằng cách phân tích dữ liệu dài hạn trong vành đai tốc độ cao này, các nhà nghiên cứu nhận thấy sức gió đã tăng lên 8% từ năm 2009 đến năm 2020. Những phát hiện này chỉ có thể được thực hiện với Hubble: Kính thiên văn đã tích lũy hơn 10 năm quan sát thường xuyên, hoạt động như một “người canh gác bão” cho các hành tinh trong hệ mặt trời của chúng ta.

Giống như tốc độ của một người lái xe đua đang tiến lên, những cơn gió ở “làn đường” ngoài cùng của Vết đỏ Lớn trên Sao Mộc đang tăng tốc – một khám phá chỉ có thể thực hiện được khi NASA‘NS Kính viễn vọng không gian Hubble, đã theo dõi hành tinh trong hơn một thập kỷ.

Các nhà nghiên cứu phân tích “báo cáo bão” thường xuyên của Hubble phát hiện ra rằng tốc độ gió trung bình ngay trong ranh giới của cơn bão, được gọi là vòng tốc độ cao, đã tăng lên 8% từ năm 2009 đến năm 2020. Ngược lại, những cơn gió gần màu đỏ vùng trong cùng của điểm đang di chuyển chậm hơn đáng kể, giống như ai đó đang lười biếng bay vào một buổi chiều Chủ nhật đầy nắng.

Những đám mây màu đỏ thẫm của cơn bão lớn quay ngược chiều kim đồng hồ với tốc độ vượt quá 400 dặm một giờ – và cơn lốc lớn hơn chính Trái đất. Đốm đỏ là huyền thoại một phần vì con người đã quan sát nó hơn 150 năm.

Sao Mộc và Europa 2020

Hình ảnh mới nhất về Sao Mộc này do Kính viễn vọng Không gian Hubble của NASA / ESA chụp vào ngày 25 tháng 8 năm 2020, được chụp khi hành tinh này cách Trái đất 653 triệu km. Góc nhìn sắc nét của Hubble đang cung cấp cho các nhà nghiên cứu một báo cáo thời tiết cập nhật về bầu khí quyển hỗn loạn của hành tinh quái vật, bao gồm một cơn bão mới đáng chú ý và một người anh em họ của Vết đỏ lớn – một lần nữa. Hình ảnh mới cũng có mặt trăng băng giá Europa của sao Mộc. Nhà cung cấp hình ảnh: NASA, ESA, STScI, A. Simon (Trung tâm Chuyến bay Không gian Goddard), MH Wong (Đại học California, Berkeley) và nhóm OPAL

“Khi tôi nhìn thấy kết quả ban đầu, tôi đã hỏi ‘Điều này có ý nghĩa không?’ Chưa ai từng thấy điều này trước đây, ”Michael Wong cho biết đại học California, Berkeley, người dẫn đầu phân tích được xuất bản trong Thư nghiên cứu địa vật lý. “Nhưng đây là điều mà chỉ Hubble mới có thể làm được. Tuổi thọ của Hubble và những quan sát đang diễn ra khiến điều này trở nên khả thi ”.

Chúng tôi sử dụng vệ tinh quay quanh Trái đất và máy bay để theo dõi các cơn bão lớn trên Trái đất một cách chặt chẽ trong thời gian thực. Amy Simon thuộc Trung tâm Chuyến bay Không gian Goddard của NASA ở Greenbelt, Maryland, người đã đóng góp vào nghiên cứu, giải thích: “Vì chúng tôi không có máy bay săn bão tại Sao Mộc, nên chúng tôi không thể liên tục đo gió tại chỗ. “Hubble là kính thiên văn duy nhất có loại bao phủ thời gian và độ phân giải không gian có thể chụp được các cơn gió của Sao Mộc ở chi tiết này.”

Sự thay đổi về tốc độ gió mà họ đo được bằng Hubble lên tới dưới 1,6 dặm / giờ mỗi năm Trái đất. Simon nói: “Chúng tôi đang nói về một thay đổi nhỏ đến nỗi nếu bạn không có dữ liệu của Hubble trong 11 năm, chúng tôi sẽ không biết điều đó đã xảy ra. “Với Hubble, chúng tôi có độ chính xác cần thiết để phát hiện xu hướng.” Việc giám sát liên tục của Hubble cho phép các nhà nghiên cứu truy cập lại và phân tích dữ liệu của nó rất chính xác khi họ tiếp tục thêm vào nó. Những đặc điểm nhỏ nhất mà Hubble có thể tiết lộ trong cơn bão chỉ có chiều ngang 105 dặm, khoảng gấp đôi chiều dài của bang Rhode Island.


Mỗi vòng lặp trong video này đại diện cho khoảng 10 giờ Trái đất hoặc một ngày sao Mộc, ước tính nó sẽ trông như thế nào nếu Vết đỏ lớn liên tục được chiếu sáng. Bằng cách phân tích tập hợp dữ liệu này từ Kính viễn vọng Không gian Hubble của NASA / ESA, các nhà nghiên cứu có thể mô phỏng luồng gió xung quanh Vết Đỏ Lớn của Sao Mộc trông như thế nào: ngay phía nam của Vết Đỏ Lớn là một tia phản lực hướng đông và ở biên giới phía nam là máy bay phản lực hướng tây. Nhà cung cấp hình ảnh: NASA, ESA, MH Wong (UC Berkeley)

Wong nói thêm: “Chúng tôi nhận thấy rằng tốc độ gió trung bình ở Vết Đỏ Lớn đã tăng nhẹ trong thập kỷ qua. “Chúng tôi có một ví dụ khi phân tích bản đồ gió hai chiều của chúng tôi cho thấy những thay đổi đột ngột vào năm 2017 khi có một cơn bão đối lưu lớn gần đó”.

Để phân tích tốt hơn lượng dữ liệu của Hubble, Wong đã thực hiện một cách tiếp cận mới để phân tích dữ liệu của mình. Ông đã sử dụng phần mềm để theo dõi hàng chục đến hàng trăm nghìn vectơ gió (hướng và tốc độ) mỗi khi Sao Mộc được Hubble quan sát. Wong giải thích: “Nó mang lại cho tôi một tập hợp các phép đo vận tốc nhất quán hơn nhiều. “Tôi cũng đã chạy một loạt các bài kiểm tra thống kê để xác nhận xem liệu có hợp lý khi gọi đây là sự gia tăng tốc độ gió hay không. Nó là.”

Tốc độ tăng có nghĩa là gì? “Rất khó để chẩn đoán, vì Hubble không thể nhìn thấy đáy của cơn bão rất rõ. Wong giải thích rằng bất kỳ thứ gì bên dưới đỉnh đám mây đều không thể nhìn thấy được trong dữ liệu. “Nhưng đó là một phần dữ liệu thú vị có thể giúp chúng tôi hiểu điều gì đang thúc đẩy Vết đỏ Lớn và cách nó duy trì năng lượng.” Vẫn còn rất nhiều việc phải làm để hiểu đầy đủ về nó.


Mô hình ba chiều này của Sao Mộc được máy tính tạo ra từ bản đồ toàn cầu mới của hành tinh do Máy ảnh Trường rộng 3 của Kính viễn vọng Không gian Hubble của NASA / ESA chụp vào ngày 27 tháng 6 năm 2019, khi hành tinh này cách Trái đất 644 triệu km. Nhà cung cấp hình ảnh: NASA, ESA, A. Simon (Trung tâm Chuyến bay Không gian Goddard) và MH Wong (Đại học California, Berkeley), M. Kornmesser

Các nhà thiên văn học đã theo đuổi các nghiên cứu liên tục về “vua” của các cơn bão trong hệ mặt trời kể từ những năm 1870. Vết Đỏ Lớn là một vùng vật chất nổi lên từ bên trong Sao Mộc. Nếu nhìn từ phía bên, cơn bão sẽ có cấu trúc bánh cưới nhiều tầng với những đám mây cao ở tâm đổ xuống các lớp bên ngoài của nó. Các nhà thiên văn đã lưu ý rằng nó đang thu nhỏ kích thước và trở nên hình tròn hơn hình bầu dục trong các quan sát kéo dài hơn một thế kỷ. Đường kính hiện tại là 10.000 dặm, có nghĩa là Trái đất vẫn có thể nằm gọn bên trong nó.

Ngoài việc quan sát cơn bão huyền thoại tồn tại lâu đời này, các nhà nghiên cứu đã quan sát các cơn bão trên các hành tinh khác, bao gồm sao Hải vương, nơi chúng có xu hướng di chuyển khắp bề mặt hành tinh và biến mất chỉ trong vài năm. Nghiên cứu như vậy giúp các nhà khoa học không chỉ tìm hiểu về các hành tinh riêng lẻ mà còn đưa ra kết luận về vật lý cơ bản điều khiển và duy trì các cơn bão của các hành tinh.

Tham khảo: “Sự tiến hóa của các cơn gió ngang trong vết đỏ lớn của sao Mộc từ một năm Jovian của bản đồ HST / WFC3” của Michael H. Wong, Philip S. Marcus, Amy A. Simon, Imke de Pater, Joshua W. Tollefson và Xylar Asay -Davis, ngày 29 tháng 8 năm 2021, Thư nghiên cứu địa vật lý.
DOI: 10.1029 / 2021GL093982

Phần lớn dữ liệu để hỗ trợ nghiên cứu này đến từ chương trình Di sản Khí quyển Hành tinh Bên ngoài (OPAL) của Hubble, chương trình cung cấp các quan điểm toàn cầu hàng năm của Hubble về các hành tinh bên ngoài, cho phép các nhà thiên văn tìm kiếm những thay đổi về bão, gió và mây của các hành tinh.

Bạn cũng có thể thích

Menu