Những quan sát mới về bầu khí quyển Sao Kim của nhà quỹ đạo Nhật Bản Akatsuki - kết hợp với mô phỏng siêu máy tính - đã tiết lộ những vệt đối xứng khổng lồ chưa từng thấy trước đây.
Các đám mây thấp hơn của Sao Kim với các vệt được quan sát bằng camera Akatsuki IR2 (trái) và cấu trúc vệt quy mô hành tinh được tái tạo bằng mô phỏng AFES-Venus (phải). Hình ảnh qua giấy Truyền thông Tự nhiên.
Sao Kim là một thế giới bí ẩn, với bề mặt bị che khuất vĩnh viễn khỏi tầm nhìn bởi một lớp mây dày. Trong khi các tàu thăm dò đã hạ cánh trên bề mặt - tồn tại đủ lâu trong môi trường thù địch để sao lưu ảnh và dữ liệu khác - vẫn còn rất nhiều điều để tìm hiểu về Sao Kim và tấm màn che của nó. Các mô hình hấp dẫn điều khiển gió trong các đám mây đã được nhìn thấy trước đây, nhưng bây giờ một nhóm nghiên cứu Nhật Bản đã tìm thấy một mô hình khác thường - các vệt khổng lồ gần như đối xứng - trên quy mô hành tinh - ở cả bán cầu bắc và nam. Những phát hiện đã được công bố trong một bài báo đánh giá ngang hàng mới trong Truyền thông tự nhiên vào ngày 9 tháng 1 năm 2019.
Phát hiện này xuất phát từ dữ liệu thu được từ tàu vũ trụ Akatsuki (Tàu quỹ đạo khí hậu Venus), bắt đầu quay quanh Sao Kim vào tháng 12 năm 2015. Các vệt này xuất hiện trong hình ảnh được chụp bởi camera hồng ngoại có tên là IR2, đo bước sóng 2 um (0,002 mm) . Máy ảnh này có thể thâm nhập vào các lớp điện toán đám mây phía trên để xem hình thái cụ thể của các cấp đám mây thấp hơn, khoảng 30 dặm (50 km) từ bề mặt. Nhóm nghiên cứu được dẫn dắt bởi Trợ lý Dự án Giáo sư Hiroki Kashimura tại Đại học Kobe, Trường Đại học Khoa học.
Lịch âm của EarthSky rất tuyệt! Họ làm những món quà tuyệt vời. Đặt hàng ngay. Tăng tốc!
Sơ đồ mô tả các cơ chế hình thành cho các vệt. Hình ảnh qua giấy Truyền thông Tự nhiên.
Dữ liệu hồng ngoại từ Akatsuki được kết hợp với chương trình siêu máy tính mới có tên AFES-Venus, được sử dụng để tính toán mô phỏng bầu khí quyển Venus, dựa trên phiên bản được sử dụng cho Trái đất - Mô hình lưu thông chung khí quyển cho Bộ mô phỏng Trái đất (AFES). Quá trình này tương tự như cách các hiện tượng khí quyển trên Trái đất được nghiên cứu và dự đoán, mặc dù đối với Sao Kim, sự che phủ của đám mây vĩnh cửu khiến việc này trở nên khó khăn hơn.
Hình ảnh hồng ngoại từ camera IR2 của Akatsuki đã được so sánh với các mô phỏng độ phân giải cao từ chương trình AFES-Venus. Khi điều này được thực hiện, các vệt lần đầu tiên trở nên rõ ràng. Mỗi vệt là mênh mông - hàng trăm cây số rộng và kéo dài đường chéo trong gần 10.000 km (6.200 dặm), trong mỗi bán cầu.
Có khả năng đây là một hiện tượng khí quyển chỉ có ở sao Kim, vì nó chưa bao giờ được quan sát trên Trái đất.
Sao Kim nhìn thấy dưới ánh sáng cực tím của quỹ đạo Akatsuki, cho thấy các kiểu thời tiết phức tạp trong khí quyển. Hình ảnh qua JAXA / ISIS / DARTS / Damia Bouic.
Vậy điều gì đang gây ra những vệt khổng lồ này? Một lần nữa, câu trả lời nằm ở một hiện tượng khí quyển tương tự trên Trái đất - các luồng phản lực cực, kết hợp với sóng khí quyển và sự bất ổn của baroclinic (gió động quy mô lớn). Điều này tương tự Trái đất, nơi gió động quy mô lớn tạo thành lốc xoáy ngoài hành tinh, hệ thống áp suất cao di cư và dòng phản lực cực. Trên sao Kim, sóng khí quyển, gây ra bởi các luồng khí quyển quy mô lớn và hiệu ứng quay hành tinh (sóng Rossby), tạo ra các xoáy lớn trên đường xích đạo đến vĩ độ 60 độ ở cả hai hướng. Các luồng phản lực sau đó làm cho các xoáy đó ồ ạt kéo dài và nghiêng, tạo thành các vệt.
Những nghiên cứu mới này cũng cho thấy bầu không khí và khí hậu của Venus Venus giờ đây có thể được nghiên cứu nhiều hơn như một cấu trúc ba chiều thực tế thay vì chỉ ở hai chiều, Hồi từ đông sang tây, Hồi như trước đây.
Trong ánh sáng nhìn thấy thường xuyên, các đám mây sao Kim xuất hiện rất nhiều sự nhạt nhẽo, như được thấy trong hình ảnh này từ Mariner 10 năm 1974. Hình ảnh qua Mattias Malmer / NASA.
Trong khi các quá trình khí quyển này tương tự như các quá trình trên Trái đất, sao Kim vẫn là một thế giới rất khác theo những cách khác. Mặc dù có kích thước gần như nhau, nhưng áp suất bề mặt tương tự như áp lực nghiền sâu trong đại dương Trái đất và nhiệt độ đủ nóng để làm tan chảy chì - lên tới 860 độ F (460 độ C). Những đám mây dày bao gồm phần lớn axit sulfuric. Không hẳn là một môi trường thân thiện với cuộc sống, mặc dù điều kiện trong bầu khí quyển phía trên thực sự thoải mái hơn nhiều, với nhiệt độ và áp lực tương tự Trái đất. Thậm chí đã có một số nghiên cứu chỉ ra rằng vi khuẩn có thể dễ dàng tồn tại ở đó và có thể thậm chí giải thích các mảng tối bất thường trong bầu khí quyển phía trên thay đổi theo thời gian, mặc dù cần phải điều tra thêm rất nhiều để xác định xem đó có phải là trường hợp - hay không.
Điểm mấu chốt: Những quan sát mới từ Akatsuki, kết hợp với mô phỏng siêu máy tính tiên tiến, cho thấy các quá trình khí quyển trên Sao Kim vừa giống và khác với các hành tinh trên Trái đất. Các vệt khổng lồ dường như là duy nhất đối với sao Kim, mặc dù sự hình thành của chúng được gây ra bởi các điều kiện khí quyển tương tự như những gì nhìn thấy trên Trái đất.
Nguồn: Cấu trúc vệt quy mô hành tinh được tái tạo trong các mô phỏng độ phân giải cao của bầu khí quyển sao Kim với lớp ổn định thấp
Qua JAXA