Báo Việt Luận – Các nhà khoa học đã lần đầu tiên khám phá bán một hành tinh khổng lồ, nằm xa ngoài hệ mặt trời của chúng ta, có những đám mây kim loại và mưa làm từ đá quý lỏng.
Một nhóm các nhà nghiên cứu quốc tế, bao gồm Giáo sư Nathan Mayne từ Đại học Exeter đã thực hiện khám phá mới về bầu khí quyển hấp dẫn của ngoại hành tinh WASP-121b bằng Kính viễn vọng Không gian Hubble của NASA.
WASP-121b nằm cách Trái đất khoảng 900 năm ánh sáng, là một ngoại hành tinh khí khổng lồ thường được gọi là “Sao Mộc nóng” mặc dù có khối lượng lớn hơn và bán kính đặc biệt hơn so với Sao Mộc. Hành tinh này quay quanh ngôi sao chủ của nó cứ 1,3 ngày một lần và ở khoảng cách gần nhất có thể là trước khi lực hấp dẫn của ngôi sao bắt đầu xé toạc nó.
Bầu khí quyển của hành tinh này bị đốt nóng đến mức 2.500 độ C – nhiệt độ mà sắt tồn tại ở dạng khí chứ không phải ở dạng rắn.
Đối với nghiên cứu mới, các nhà nghiên cứu dẫn đầu bởi Thomas Mikal-Evans từ Viện Thiên văn học Max Planck đã thực hiện phép đo chi tiết đầu tiên về điều kiện khí quyển ban đêm của hành tinh này. Bằng cách bao gồm các phép đo trước đó từ bán cầu ngày, họ xác định cách nước thay đổi trạng thái vật lý khi di chuyển giữa các bán cầu.
Nghiên cứu đã tiết lộ một cái nhìn sâu sắc hấp dẫn về các điều kiện bên trong bán cầu ban đêm. Trong khi các kim loại và khoáng chất trong không khí bay hơi vào ban ngày nóng nực, thì ban đêm mát mẻ hơn có các đám mây kim loại và mưa làm từ đá quý lỏng.
Các nhà nghiên cứu tin rằng khám phá mới này cung cấp một bước nhảy vọt khổng lồ trong việc giải mã các chu kỳ toàn cầu của vật chất và năng lượng trong bầu khí quyển của các hành tinh ngoài hành tinh. Nghiên cứu được công bố trên tạp chí Nature Astronomy vào ngày 21 tháng 2 năm 2022.
Giáo sư Nathan Mayne, đồng tác giả của nghiên cứu cho biết: “Các nghiên cứu như Tom đã dẫn ở đây cho thấy sức mạnh thực sự của việc kết hợp các quan sát tiên tiến với mô hình hiện đại. Các cơ sở vật chất như HST và bây giờ là JWST, kết hợp với kiến thức và công cụ thường được phát triển để hiểu bầu khí quyển của hành tinh chúng ta đang kết hợp để dạy chúng ta về những thế giới hấp dẫn này.
“Thật vô cùng thú vị khi nghĩ những gì chúng ta sẽ học được trong tương lai gần về phạm vi các hành tinh mà thiên hà của chúng ta là nơi sinh sống và làm thế nào điều này có thể giúp chúng ta hiểu rõ hơn về thế giới đang thay đổi của chúng ta.”
Trên Trái đất, nước liên tục thay đổi trạng thái vật lý của nó. Băng rắn tan chảy thành nước lỏng, bay hơi thành khí và sau đó ngưng tụ thành giọt tạo thành mây. Chu kỳ kết thúc khi những giọt nhỏ đó phát triển thành những giọt mưa cuối cùng rơi xuống lấp đầy sông và đại dương. Tuy nhiên, dữ liệu Hubble mới này đã tiết lộ một chu trình nước trên WASP-121 b hoạt động hoàn toàn khác.
Ở phía hành tinh đối diện với ngôi sao trung tâm, bầu khí quyển trên cao trở nên nóng tới khoảng 3000 độ C. Ở nhiệt độ như vậy, nước bắt đầu phát sáng và nhiều phân tử thậm chí còn phân hủy thành các thành phần nguyên tử của chúng.
Dữ liệu của Hubble cũng tiết lộ rằng nhiệt độ giảm khoảng 1500 độ C ở bán cầu bên đêm. Sự chênh lệch nhiệt độ quá cao giữa hai bán cầu này làm phát sinh những cơn gió mạnh quét quanh toàn bộ hành tinh từ tây sang đông, kéo theo các phân tử nước bị gián đoạn.
Nhiệt độ thấp hơn cho phép các nguyên tử hydro và oxy tái kết hợp, tạo thành hơi nước một lần nữa trước khi bị thổi ngược về phía ngày và chu kỳ lặp lại. Nhiệt độ không bao giờ hạ xuống đủ thấp để các đám mây nước hình thành trong suốt chu kỳ chứ đừng nói đến mưa.
Thay vì nước, các đám mây trên WASP-121 b chủ yếu bao gồm các kim loại như sắt, magiê, crom và vanadi. Các quan sát trước đây đã tiết lộ các tín hiệu quang phổ của những kim loại này dưới dạng khí ở mặt nóng.
Dữ liệu Hubble mới này chỉ ra rằng nhiệt độ giảm xuống đủ thấp để các kim loại có thể ngưng tụ thành những đám mây vào ban đêm. Cũng chính những cơn gió thổi về hướng đông mang theo hơi nước qua đêm cũng sẽ thổi những đám mây kim loại này quay trở lại ban ngày, nơi chúng lại bốc hơi.
Thụy Trang – Báo Việt Luận
Leave a comment