Gửi bình luận
Gần 40 năm sau hành trình của Voyager 2, NASA có kế hoạch quay trở lại sao Thiên Vương để khám phá các mặt trăng của nó. Họ hy vọng tìm thấy đại dương nước lỏng ẩn giấu bằng cách sử dụng một phần mềm máy tính mới.
Phần mềm này phân tích sự dao động quay của các mặt trăng để suy ra sự hiện diện và kích thước của các đại dương bên dưới bề mặt vệ tinh của sao Thiên Vương. Những phát hiện này có thể ảnh hưởng đáng kể đến tri thức của chúng ta về tiềm năng tồn tại sự sống trong thiên hà, vì các hành tinh băng khổng lồ và các mặt trăng của chúng có thể là môi trường sống phổ biến.
Cuộc chạm trán lịch sử và các kế hoạch trong tương lai của Voyager
Năm 1986, Voyager 2 của NASA đã bay qua sao Thiên Vương, chụp được những hình ảnh nhiễu hạt của các mặt trăng lớn phủ đầy băng của nó. Gần 40 năm sau, NASA đang lên kế hoạch cho một sứ mệnh mới đến hành tinh xa xôi này. Lần này tàu vũ trụ được trang bị công cụ để xác định xem các mặt trăng băng giá đó có che giấu đại dương nước lỏng bên dưới bề mặt của chúng hay không.
Mặc dù sứ mệnh này vẫn đang trong giai đoạn lập kế hoạch ban đầu, các nhà nghiên cứu tại Viện Địa vật lý thuộc Đại học Texas (UTIG) đã phát triển phần mềm máy tính được thiết kế để phát hiện các đại dương phía dưới lớp băng này chỉ bằng cách sử dụng các camera của tàu vũ trụ.
Nghiên cứu này rất quan trọng vì các nhà khoa học không chắc chắn kỹ thuật nào sẽ hiệu quả nhất để tìm đại dương trên hệ thống của sao Thiên Vương. Xác nhận sự hiện diện của nước lỏng là ưu tiên hàng đầu vì đây là thành phần cơ bản của sự sống.
Phần mềm máy tính mới hoạt động bằng cách phân tích các dao động nhỏ khi một mặt trăng quay khi quay quanh hành tinh mẹ mà ở đây là sao Thiên Vương. Từ đó, phần mềm có thể tính toán lượng nước, băng và đá bên trong. Dao động ít hơn có nghĩa là mặt trăng có cấu tạo chủ yếu là rắn, trong khi dao động lớn có nghĩa là bề mặt băng đang nổi trên đại dương nước lỏng. Khi kết hợp với dữ liệu trọng lực, phần mềm sẽ tính toán độ sâu của đại dương cũng như độ dày của lớp băng bên trên.
Hiểu về các hành tinh băng khổng lồ và tiềm năng sự sống
Sao Thiên Vương cùng với sao Hải Vương, nằm trong một lớp hành tinh được gọi là hành tinh băng khổng lồ. Các nhà thiên văn học đã phát hiện ra số lượng thiên thể có kích thước bằng hành tinh băng khổng lồ bên ngoài Hệ mặt trời của chúng ta nhiều hơn bất kỳ loại ngoại hành tinh nào khác. Nhà khoa học hành tinh UTIG Doug Hemingway, người đã phát triển mô hình này cho biết: “Nếu các vệ tinh của sao Thiên Vương được phát hiện có đại dương bên trong, điều đó có nghĩa là có rất nhiều thế giới có khả năng chứa sự sống tồn tại trên khắp thiên hà”.
Hemingway cho biết thêm: "Việc phát hiện ra các đại dương nước lỏng bên trong các vệ tinh của sao Thiên Vương sẽ thay đổi suy nghĩ của chúng ta về phạm vi khả năng nơi sự sống có thể tồn tại".
Nghiên cứu của UTIG, được công bố trên tạp chí Geophysical Research Letters, sẽ giúp các nhà khoa học và đội ngũ kỹ sư trong sứ mệnh có thêm cơ hội phát hiện ra đại dương. UTIG là đơn vị nghiên cứu của Trường Khoa học Trái đất Jackson tại Đại học Texas ở Austin.
Cơ chế dao động của các mặt trăng
Tất cả các mặt trăng lớn trong hệ mặt trời, gồm cả mặt trăng của sao Thiên Vương, đều bị khóa thủy triều. Điều này có nghĩa là lực hấp dẫn đã khớp với vòng quay của chúng sao cho cùng một mặt luôn hướng về hành tinh mẹ khi chúng quay quanh (giống như Mặt trăng luôn quay một mặt về Trái đất). Tuy nhiên, điều này không có nghĩa là vòng quay của chúng hoàn toàn cố định và tất cả các mặt trăng bị khóa thủy triều đều dao động qua lại khi chúng quay quanh. Xác định mức độ dao động sẽ là chìa khóa để biết liệu các vệ tinh của sao Thiên Vương có chứa đại dương hay không và nếu có thì chúng có thể lớn đến mức nào.
Các vệ tinh có đại dương nước lỏng lắc lư bên trong sẽ dao động nhiều hơn so với các vệ tinh rắn hoàn toàn. Thực ra, ngay cả những đại dương lớn nhất cũng chỉ tạo ra dao động nhỏ: Vòng quay của một vệ tinh có thể chỉ lệch vài trăm feet khi di chuyển trong quỹ đạo của nó.
Tuy nhiên, con số đó vẫn đủ để tàu vũ trụ bay qua phát hiện. Trên thực tế, kỹ thuật này trước đây đã được sử dụng để xác nhận rằng vệ tinh Enceladus của sao Thổ có một đại dương bên dưới phủ khắp mặt trăng này.
Mở rộng các kỹ thuật phát hiện đại dương
Để tìm hiểu xem liệu kỹ thuật tương tự có hiệu quả ở sao Thiên Vương hay không, Hemingway đã thực hiện các phép tính lý thuyết cho năm vệ tinh của nó và đưa ra một loạt các kịch bản hợp lý. Ví dụ, nếu vệ tinh Ariel của sao Thiên Vương dao động 90 mét, thì có khả năng nó có một đại dương sâu 160 km được bao quanh bởi một lớp vỏ băng dày 32 km.
Giáo sư Krista Soderlund của UTIG Research cho biết để phát hiện ra các đại dương nhỏ hơn, tàu vũ trụ sẽ phải đến gần hơn hoặc mang theo những chiếc máy ảnh cực mạnh. Nhưng phần mềm này cung cấp cho các nhà thiết kế nhiệm vụ một thước đo để biết điều gì sẽ hiệu quả.
Soderlund, người không tham gia vào nghiên cứu hiện tại, cho biết: "Nó có thể tạo sự khác biệt giữa việc khám phá ra một đại dương hoặc phát hiện ra rằng không có khả năng đó ". Soderlund đã làm việc với NASA về các sứ mệnh liên quan sao Thiên Vương. Bà cũng là thành viên của nhóm khoa học cho sứ mệnh Europa Clipper của NASA đã được phóng gần đây và mang theo một máy ảnh radar xuyên băng do UTIG phát triển.
Hemingway cho biết bước tiếp theo là phát triển phần mềm để sử dụng phép đo của các thiết bị khác để xem chúng cải thiện hình ảnh bên trong các mặt trăng như thế nào.
