James Webb phát hiện chu kỳ mây cát lặp lại mỗi ngày trên ngoại hành tinh WASP‑94A b

Nhóm nghiên cứu không xem toàn bộ rìa khí quyển như một khối đồng nhất mà chia dữ liệu thành hai giai đoạn:

• Ingress: phần của hành tinh bắt đầu đi vào trước ngôi sao, tương ứng với phía bình minh vĩnh viễn.
• Egress: phần rời khỏi đĩa sao sau cùng, tương ứng với phía hoàng hôn vĩnh viễn.

Các hành tinh kiểu Hot Jupiter như WASP‑94A b thường khóa thủy triều, nghĩa là luôn quay một mặt về phía ngôi sao. Vì vậy, điều kiện ở hai vùng này khác nhau rõ rệt. So sánh hai phía cho thấy một sự bất đối xứng mạnh: phía sáng sớm mát hơn và nhiều mây, còn phía chiều tối nóng hơn và trong hơn.

Mây “cát đá”: xuất hiện lúc bình minh, biến mất lúc hoàng hôn

Những đám mây trên WASP‑94A b không phải là hơi nước như trên Trái Đất. Chúng được cho là gồm các hạt magie silicat, tức những hạt đá cực nhỏ tương tự cát.

Chu trình được các nhà khoa học đề xuất như sau:

1. Ở phía đêm mát hơn, nhiệt độ đủ thấp để vật chất silicat ngưng tụ thành các hạt mây.
2. Gió cực mạnh trên hành tinh vận chuyển các hạt này về phía bình minh.
3. Khi không khí tới ranh giới bình minh, bầu khí quyển trở nên dày đặc mây.
4. Khi các hạt tiếp tục trôi sang mặt ngày cực nóng, chúng bốc hơi, khiến phía chiều tối trở nên quang đãng hơn.

Do ít mây che khuất, quang phổ phía buổi tối cho thấy các dấu hiệu phân tử rõ hơn — ví dụ như hơi nước trong khí quyển.

Vì sao mây vẫn tồn tại ở nhiệt độ trên 1.000 °C?

Các hành tinh Hot Jupiter quay rất gần sao chủ, khiến nhiệt độ khí quyển thường vượt 1.000 °C. Tuy nhiên, điều kiện trên hành tinh không đồng đều.

Các mô hình cho thấy:

• Hạt vật chất có thể ngưng tụ ở tầng khí quyển sâu hơn, nơi áp suất và nhiệt độ phù hợp.
• Dòng đối lưu thẳng đứng đưa các hạt này lên cao.
• Những luồng gió toàn cầu cực nhanh sau đó vận chuyển chúng quanh hành tinh cho tới khi gặp vùng nóng hơn, nơi chúng bốc hơi trở lại.

Quá trình ngưng tụ – lưu thông – bốc hơi liên tục này tạo thành chu kỳ mây ngày‑đêm.

Vì sao việc tách dữ liệu “sáng” và “tối” lại quan trọng

Trước đây, nhiều nghiên cứu giả định rằng toàn bộ ranh giới ngày–đêm của hành tinh có đặc tính khí quyển giống nhau. Với các hành tinh khóa thủy triều, giả định này tỏ ra quá đơn giản.

Khi tách riêng hai phía, các nhà nghiên cứu đã loại bỏ được ảnh hưởng của mây trong dữ liệu. Phía chiều tối trong hơn giúp quan sát rõ hơn các tín hiệu hóa học của khí quyển, mang lại bức tranh chính xác hơn về thành phần của hành tinh.

Phương pháp này có thể trở thành một công cụ mạnh để “giải mù” dữ liệu khí quyển của các ngoại hành tinh khác.

Có thể là hiện tượng phổ biến ở các Hot Jupiter

WASP‑94A b có thể không phải trường hợp duy nhất. Các nhà thiên văn nghi ngờ rằng kiểu “sáng nhiều mây – tối quang đãng” có thể phổ biến trên nhiều hành tinh khí khổng lồ nóng.

Các quan sát khác của JWST đã phát hiện sự khác biệt khí quyển giữa hai phía sáng–tối của WASP‑39 b, trong khi nghiên cứu về WASP‑17 b tìm thấy dấu hiệu các đám mây khoáng chất như silica giống thạch anh.

Những phát hiện này cho thấy mây khoáng chất và hệ thống thời tiết động lực học phức tạp có thể khá phổ biến trong khí quyển cực nóng của các hành tinh khí khổng lồ, ngay cả khi nhiệt độ đủ cao để làm nóng chảy đá.