Tàu thăm dò Juno của NASA Cung cấp Chế độ xem 3D đầu tiên về Khí quyển của Sao Mộc, Hoạt động bên trong của Vết đỏ Lớn

Lớp thời tiết hình thành đám mây sao Mộc

Hình dạng dải của Sao Mộc được tạo ra bởi “lớp thời tiết” hình thành mây. Hình ảnh tổng hợp này cho thấy quang cảnh của Sao Mộc trong vùng ánh sáng hồng ngoại và ánh sáng nhìn thấy (từ trái sang phải) được chụp bởi kính viễn vọng Gemini North và Kính viễn vọng Không gian Hubble của NASA. Nhà cung cấp hình ảnh: Đài quan sát Gemini quốc tế / NOIRLab / NSF / AURA / NASA / ESA, MH Wong và I. de Pater (UC Berkeley) et al.

Những phát hiện mới từ NASAquay quanh quỹ đạo của tàu thăm dò Juno sao Mộc cung cấp một bức tranh đầy đủ hơn về cách các đặc điểm khí quyển đặc biệt và đầy màu sắc của hành tinh cung cấp manh mối về các quá trình không nhìn thấy bên dưới các đám mây của nó. Kết quả làm nổi bật hoạt động bên trong của các vành đai và vùng mây bao quanh Sao Mộc, cũng như các xoáy thuận cực của nó và thậm chí cả Vết Đỏ Lớn.

Các nhà nghiên cứu đã công bố một số bài báo về những khám phá khí quyển của Juno ngày nay trên tạp chí Khoa học và Tạp chí Nghiên cứu Địa vật lý: Các hành tinh. Các bài báo bổ sung đã xuất hiện trong hai số gần đây của Geophysical Research Letters.

Lori Glaze, Giám đốc Bộ phận Khoa học Hành tinh của NASA tại trụ sở cơ quan ở Washington, cho biết: “Những quan sát mới này từ Juno mở ra kho tàng thông tin mới về các đặc điểm quan sát bí ẩn của Sao Mộc. “Mỗi bài báo làm sáng tỏ các khía cạnh khác nhau của các quá trình khí quyển của hành tinh – một ví dụ tuyệt vời về cách các nhóm khoa học đa dạng quốc tế của chúng tôi củng cố sự hiểu biết về hệ mặt trời của chúng ta.”

Juno đã đi vào quỹ đạo của Sao Mộc vào năm 2016. Trong mỗi lần tàu vũ trụ đi qua hành tinh này trong số 37 lần đi qua hành tinh này, một bộ công cụ chuyên dụng đã quan sát bên dưới tầng mây hỗn loạn của nó.

So sánh Trái đất Vết đỏ Lớn trên Sao Mộc

Hình minh họa này kết hợp hình ảnh của Sao Mộc từ thiết bị JunoCam trên tàu vũ trụ Juno của NASA với hình ảnh tổng hợp của Trái đất để mô tả kích thước và độ sâu của Vết đỏ Lớn của Sao Mộc. Nhà cung cấp hình ảnh: JunoCam Dữ liệu hình ảnh: NASA / JPL-Caltech / SwRI / MSSS; JunoCam Xử lý hình ảnh bởi Kevin M. Gill (CC BY); Hình ảnh Trái đất: NASA

Scott Bolton, nhà điều tra chính của Juno từ Viện Nghiên cứu Tây Nam ở San Antonio và là tác giả chính của tạp chí Journal Science cho biết: “Trước đây, Juno đã làm chúng tôi ngạc nhiên với những gợi ý rằng các hiện tượng trong bầu khí quyển của Sao Mộc đi sâu hơn dự kiến. “Bây giờ, chúng tôi đang bắt đầu ghép tất cả những mảnh riêng lẻ này lại với nhau và có được sự hiểu biết thực sự đầu tiên của chúng tôi về cách hoạt động của bầu khí quyển đẹp và bạo lực của Sao Mộc – ở dạng 3D”.

Máy đo bức xạ vi sóng (MWR) của Juno cho phép các nhà khoa học trong sứ mệnh quan sát bên dưới các đỉnh mây của Sao Mộc và thăm dò cấu trúc của vô số cơn bão xoáy của nó. Nổi tiếng nhất trong số những cơn bão này là cơn bão chống dòng chảy mang tính biểu tượng được biết đến với tên gọi Great Red Spot. Rộng hơn Trái đất, vòng xoáy màu đỏ thẫm này đã thu hút sự chú ý của các nhà khoa học kể từ khi phát hiện ra nó cách đây gần hai thế kỷ.

Các kết quả mới cho thấy các xoáy thuận ấm hơn trên đỉnh, với mật độ khí quyển thấp hơn, trong khi chúng lạnh hơn ở phía dưới, với mật độ cao hơn. Anticyclones, xoay theo hướng ngược lại, lạnh hơn ở phía trên nhưng ấm hơn ở phía dưới.

Các phát hiện cũng chỉ ra rằng những cơn bão này cao hơn nhiều so với dự kiến, với một số kéo dài 60 dặm (100 km) bên dưới các đỉnh mây và những cơn khác, bao gồm cả Vết Đỏ Lớn, kéo dài hơn 200 dặm (350 km). Khám phá bất ngờ này chứng minh rằng các xoáy bao phủ các khu vực bên ngoài những nơi nước ngưng tụ và hình thành mây, bên dưới độ sâu nơi ánh sáng mặt trời làm ấm bầu khí quyển.

Chiều cao và kích thước của Vết Đỏ Lớn có nghĩa là nồng độ của khối lượng khí quyển bên trong cơn bão có khả năng có thể được phát hiện bằng các thiết bị nghiên cứu trường trọng lực của Sao Mộc. Hai cầu bay Juno gần điểm nổi tiếng nhất của Sao Mộc đã tạo cơ hội để tìm kiếm đặc điểm trọng lực của cơn bão và bổ sung cho kết quả MWR về độ sâu của nó.

Với việc Juno di chuyển ở độ cao thấp trên tầng mây của Sao Mộc ở tốc độ khoảng 130.000 dặm / giờ (209.000 km / giờ), các nhà khoa học của Juno có thể đo những thay đổi vận tốc nhỏ 0,01 mm / giây bằng ăng-ten theo dõi Mạng Không gian Sâu của NASA, từ khoảng cách hơn 400 triệu dặm (650 triệu km). Điều này cho phép nhóm nghiên cứu hạn chế độ sâu của Vết Đỏ Lớn ở khoảng 300 dặm (500 km) bên dưới các đỉnh mây.

Marzia Parisi, một nhà khoa học Juno từ Phòng thí nghiệm Sức đẩy Phản lực của NASA ở Nam California và là tác giả chính của một bài báo trên Tạp chí Khoa học về lực hấp dẫn của Vết đỏ tuyệt vời. “Việc có thể bổ sung cho phát hiện của MWR về độ sâu mang lại cho chúng tôi niềm tin lớn rằng các thí nghiệm trọng lực trong tương lai tại Sao Mộc sẽ mang lại kết quả hấp dẫn không kém.”

Thắt lưng và vùng

Ngoài các xoáy thuận và nghịch hành, sao Mộc còn được biết đến với các vành đai và đới đặc biệt – những dải mây màu trắng và hơi đỏ bao quanh hành tinh. Các cơn gió đông tây mạnh mẽ di chuyển theo các hướng ngược nhau đã tách các dải. Juno trước đây đã phát hiện ra rằng những luồng gió này, hay những luồng phản lực, đạt độ sâu khoảng 2.000 dặm (khoảng 3.200 km). Các nhà nghiên cứu vẫn đang cố gắng giải đáp bí ẩn về cách các luồng phản lực hình thành. Dữ liệu được thu thập bởi MWR của Juno trong nhiều lần vượt qua cho thấy một manh mối có thể xảy ra: rằng khí amoniac của bầu khí quyển di chuyển lên và xuống theo sự liên kết đáng kể với các luồng phản lực quan sát được.

Keren Duer, một nghiên cứu sinh từ Viện Weizmann cho biết: “Bằng cách theo dõi amoniac, chúng tôi tìm thấy các tế bào tuần hoàn ở cả hai bán cầu bắc và nam có bản chất tương tự như ‘tế bào Ferrel’, kiểm soát phần lớn khí hậu của chúng ta ở đây trên Trái đất”. của Science ở Israel và là tác giả chính của bài báo Journal Science về các tế bào giống Ferrel trên Sao Mộc. “Trong khi Trái đất có một tế bào Ferrel trên mỗi bán cầu, thì sao Mộc có tám – mỗi tế bào lớn hơn ít nhất 30 lần.”

Dữ liệu MWR của Juno cũng cho thấy các vành đai và khu vực trải qua quá trình chuyển đổi khoảng 40 dặm (65 km) bên dưới các đám mây nước của Sao Mộc. Ở độ sâu nông, vành đai của Sao Mộc sáng hơn trong ánh sáng vi sóng so với các đới lân cận. Nhưng ở tầng sâu hơn, bên dưới các đám mây nước, điều ngược lại là đúng – điều này cho thấy sự tương đồng với các đại dương của chúng ta.

Leigh Fletcher, một nhà khoa học tham gia Juno từ Đại học cho biết: “Chúng tôi đang gọi mức này là ‘Jovicline’ tương tự như một lớp chuyển tiếp được nhìn thấy trong các đại dương của Trái đất, được gọi là đường nhiệt – nơi nước biển chuyển mạnh từ tương đối ấm sang tương đối lạnh,” Leigh Fletcher, một nhà khoa học tham gia Juno từ Đại học của Leicester ở Vương quốc Anh và là tác giả chính của bài báo trên Tạp chí Nghiên cứu Địa vật lý: Các hành tinh nêu bật các quan sát vi sóng của Juno về các vành đai và đới ôn hòa của Sao Mộc.

Polar Cyclones

Juno trước đây đã phát hiện ra các sắp xếp đa giác của các cơn bão xoáy lốc khổng lồ ở cả hai cực của Sao Mộc – tám sắp xếp theo hình bát giác ở phía bắc và năm sắp xếp theo hình ngũ giác ở phía nam. Bây giờ, 5 năm sau, các nhà khoa học trong sứ mệnh sử dụng các quan sát của tàu vũ trụ Jovian Auroral Mapper (JIRAM) đã xác định được những hiện tượng khí quyển này là cực kỳ đàn hồi, vẫn ở cùng một vị trí.

Alessandro Mura, đồng điều tra viên Juno tại Viện Vật lý Thiên văn Quốc gia ở Rome và là tác giả chính của bài báo gần đây trên tạp chí Geophysical Research Letters về dao động và ổn định cho biết: “Các xoáy thuận của Sao Mộc ảnh hưởng đến chuyển động của nhau, khiến chúng dao động về một vị trí cân bằng. trong các xoáy thuận cực của Sao Mộc. “Hành vi của những dao động chậm này cho thấy rằng chúng có nguồn gốc sâu xa.”

Dữ liệu của JIRAM cũng chỉ ra rằng, giống như các cơn bão trên Trái đất, những cơn lốc xoáy này muốn di chuyển về phía cực, nhưng các cơn lốc xoáy nằm ở trung tâm của mỗi cực lại đẩy chúng trở lại. Sự cân bằng này giải thích nơi cư trú của các lốc xoáy và số lượng khác nhau ở mỗi cực.

Thông tin thêm về sứ mệnh

JPL, một bộ phận của Caltech ở Pasadena, California, quản lý sứ mệnh Juno. Juno là một phần của Chương trình Biên giới Mới của NASA, được quản lý tại Trung tâm Chuyến bay Không gian Marshall của NASA ở Huntsville, Alabama, cho Ban Giám đốc Sứ mệnh Khoa học của cơ quan này ở Washington. Lockheed Martin Space ở Denver đã chế tạo và vận hành tàu vũ trụ.

Bạn cũng có thể thích

Menu