Hubble phát hiện “sóng thập giác” khổng lồ quanh cực nam Sao Thổ

Kính viễn vọng không gian Hubble của NASA vừa phát hiện một hình dạng bất thường bao quanh cực nam Sao Thổ: một sóng khí quyển khổng lồ có 10 cạnh, được gọi là thập giác (decagon). Đây không phải là một vành đai rắn hay đường viền thực sự trên hành tinh, mà là sóng quy mô hành tinh hình thành bên trong một dòng tia khí quyển rất mạnh. 45

Rộng hơn Trái Đất, nằm gần cực nam

Thập giác rộng khoảng 13.000 km, nhỉnh hơn đường kính Trái Đất, và có tâm ở khoảng vĩ độ nam 63°. Thiết bị Wide Field Camera 3 của Hubble đã quan sát cấu trúc này ở nhiều bước sóng ánh sáng, qua đó cho phép các nhà khoa học nhìn vào những độ cao khác nhau trong khí quyển Sao Thổ. 34

Vị trí biểu kiến của thập giác thay đổi nhẹ tùy theo bước sóng quan sát. Cùng với việc nó hiện diện ở nhiều độ cao khí quyển, điều này cho thấy đây là một cấu trúc mở rộng theo phương thẳng đứng, chứ không chỉ là hoa văn nằm trên tầng mây dễ thấy nhất. 45

NASA cho biết đây là mô hình đều đặn, quy mô lớn và tồn tại dai dẳng đầu tiên được phát hiện ở bán cầu nam Sao Thổ. Chuỗi quan sát qua nhiều năm cho thấy đường nét của nó đã rõ dần kể từ năm 2023. 3

Không phải “bản sao” của lục giác ở cực bắc

Cực bắc Sao Thổ vốn nổi tiếng với một cấu trúc dòng tia hình lục giác, được nhận ra từ dữ liệu tàu Voyager vào thập niên 1980. Sự xuất hiện của thập giác ở cực đối diện cho thấy khí quyển Sao Thổ cũng có thể tạo ra các sóng đa giác quy mô lớn ở bán cầu nam. 15

Dù vậy, sự giống nhau về hình dáng không có nghĩa hai cấu trúc hoàn toàn cùng bản chất. Lục giác phía bắc đã được theo dõi từ lâu, còn thập giác phía nam chỉ mới được nhận diện và vẫn đang biến đổi. NASA nhận định việc đối chiếu các khác biệt giữa chúng có thể giúp giải thích vì sao các dòng tia vùng cực lại ổn định thành những dạng sóng khác nhau. 35

Dấu vết ban đầu đến từ quan sát mặt đất

Trong mùa đông kéo dài từ năm 2012 đến 2023 ở cực nam Sao Thổ, khu vực này có vị trí quan sát không thuận lợi từ Trái Đất. Khi góc nhìn dần cải thiện, các nhà quan sát mặt đất nhận thấy một dải gợn sóng quanh vùng cực nam; trong đó có hình ảnh gắn với nhà quan sát hành tinh nghiệp dư Trevor Barry. Các nhà nghiên cứu sau đó đối chiếu manh mối này với dữ liệu quan sát dài hạn của Hubble để lần theo quá trình hình thành của thập giác. 35

Dữ liệu hiện có cho thấy cấu trúc đã xuất hiện vào năm 2023 rồi trở nên rõ hơn sau đó. Tuy nhiên, vì cực nam bị che khuất trong phần lớn giai đoạn trước đó, các nhà khoa học chưa quan sát trực tiếp được thời điểm chính xác cũng như cơ chế tạo ra nó. 35

Mười cạnh tiết lộ điều gì về thời tiết Sao Thổ?

Thập giác nằm trong một dòng tia mạnh ở bán cầu nam. Dạng 10 thùy lặp lại cho thấy dòng tia này có thể giữ một nhiễu động khí quyển khổng lồ trong một kiểu sóng nhất quán, thay vì để nó tan dần và phân tán. 45

Về mặt nghiên cứu, hình học ấy là một ràng buộc hữu ích cho các mô hình hoàn lưu khí quyển Sao Thổ. Sự hình thành sóng đa giác phụ thuộc vào các điều kiện như tốc độ, bề rộng và độ cong của dòng tia, cũng như cách dòng khí thay đổi theo độ cao. Vì thế, ảnh Hubble không chỉ gây ấn tượng về mặt thị giác mà còn cung cấp dữ liệu để kiểm tra các lời giải thích về cách những dòng khí khổng lồ tự tổ chức. 45

Dù vậy, quan sát hiện nay chưa xác định được vì sao sóng này có đúng 10 cạnh, hoặc điều gì đã kích hoạt nó. Khả năng có thể liên quan đến bất ổn trong dòng tia, động lực học ở các tầng khí quyển sâu hơn, ảnh hưởng theo mùa, hoặc sự kết hợp của nhiều yếu tố. Bằng chứng hiện tại ủng hộ rõ hơn cho sự tồn tại và độ mở rộng theo chiều đứng của thập giác hơn là cho bất kỳ lời giải thích đơn lẻ nào về nguồn gốc của nó. 35

Cassini, Hubble và Webb sẽ tiếp tục theo dõi

Sứ mệnh Cassini từng cung cấp nhiều năm dữ liệu về mây, các vùng cực và dòng tia của Sao Thổ. Việc so sánh thập giác mới nhận diện với các quan sát thời Cassini, cũng như với lục giác ở cực bắc, có thể giúp làm rõ liệu đây là cấu trúc mới hình thành, hiện tượng lặp lại theo mùa hay một trạng thái chỉ tồn tại trong thời gian ngắn. 5

Theo dõi tiếp bằng Hubble, Kính viễn vọng Không gian James Webb và các mô hình khí quyển sẽ là bước kế tiếp quan trọng. Những nghiên cứu đó có thể cho biết thập giác ăn sâu đến đâu trong khí quyển, biến đổi ra sao theo mùa, và liệu nó có ổn định lâu dài như lục giác ở cực bắc hay không. 5

Hiện tại, cực nam Sao Thổ đã có thêm một bí ẩn mới: một làn sóng 10 cạnh ở quy mô hành tinh, nhắc rằng thời tiết trên các hành tinh khí khổng lồ có trật tự hơn vẻ hỗn loạn bề ngoài — nhưng vẫn còn rất nhiều điều chưa được hiểu rõ.