Khí methane gây siêu bão trên Sao Thiên Vương và Hải Vương

Các nhà khoa học phát hiện ra nguyên nhân gây ra những cơn bão siêu mạnh trên sao Thiên Vương và sao Hải Vương là do khí methane.

Sao Thiên Vương và sao Hải Vương là hai hành tinh nằm ngoài cùng trong Hệ Mặt trời và được gọi là hành tinh băng khổng lồ vì chúng giàu nước. Các nhà khoa học hiểu rất ít về những hành tinh xa xôi này. Nhưng sau khi tàu vũ trụ Voyager 2 bay ngang qua chúng vào những năm 1980, các nhà khoa học nhận ra hai hành tinh này đôi khi xuất hiện những cơn bão lớn, tồn tại trong thời gian ngắn. Những cơn bão dữ dội nhưng thoáng qua này xuất hiện vài năm một lần và lớn đến mức có thể nhìn thấy chúng (bằng kính viễn vọng) từ Trái đất.

Khí methane gây siêu bão trên Sao Thiên Vương và Hải Vương
Hình ảnh một cơn bão trên sao Thiên Vương vào năm 2018. (Ảnh: NASA).

Các nhà nghiên cứu từ lâu đã tự hỏi tại sao những cơn bão trên các hành tinh này lại khó đoán như vậy? Một nhóm nhà thiên văn học phát hiện, methane có thể là "chìa khóa" kiểm soát những cơn bão này. Kết quả nghiên cứu công bố trên cơ sở dữ liệu arXiv hôm 3/9.

Để tạo ra một cơn bão, nhiệt phải tăng lên từ bên trong của hành tinh lên bề mặt của nó. Ở đó, khí nóng bắt đầu nguội đi, có thể gây ra nhiễu động và kích hoạt hình thành bão. Nhưng bên trong các hành tinh này luôn ấm, và bề mặt bên ngoài luôn lạnh, vậy tại sao bão không xảy ra mọi lúc?

Theo nghiên cứu, methane là phân tử phổ biến thứ ba, sau hydro và heli, trong bầu khí quyển sâu của cả hai hành tinh. Thông thường, khí methane không có nhiều tác dụng ngoại trừ việc trôi nổi trong khí quyển, nhưng các nhà nghiên cứu đã sử dụng mô hình phân giải đám mây 3D để mô phỏng quá trình đối lưu. Sử dụng các mô phỏng này, nhóm kết luận vận tốc điển hình của sự đối lưu khô trong bầu khí quyển sâu khá thấp (khoảng 1 m/s) nhưng đủ để duy trì quá trình vận chuyển methane hướng lên trên và sự đối lưu ẩm ở mức độ ngưng tụ methane bị ức chế mạnh.

Khí methane thường tồn tại ở dạng khí, nhưng ở các vùng phía trên của bầu khí quyển thế giới băng giá này, khí methane có thể ngưng tụ, tạo thành những giọt nước rơi xuống các độ cao thấp hơn, các tác giả nghiên cứu đề xuất. Ở đó chúng nóng lên và bốc lên trở lại, hoàn thành một chu kỳ tương tự như chu trình nước trên Trái đất. Khi bầu khí quyển trở nên quá bão hòa với khí methane, một lớp ổn định sẽ hình thành. Giống như một tấm chăn ướt, lớp ổn định này ngăn nhiệt đến bề mặt, do đó ngăn chặn sự hình thành bão.

Các lớp này thường được tìm thấy ở tất cả các vĩ độ của sao Hải Vương xung quanh đường xích đạo và các vĩ độ trung bình của sao Thiên Vương. Nhưng các cực của sao Thiên Vương không có đủ khí methane để tạo ra một lớp bão hòa ổn định. Do đó, nhiệt có thể dễ dàng bốc lên bề mặt và tạo ra những cơn bão lớn hơn, nghiên cứu nêu.

Mặt khác, sao Hải Vương có nhiều khí methane hơn và các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng đôi khi khí methane đó có thể bốc lên từ lớp ổn định và phân tán khắp khí quyển, cho phép nhiệt lưu thông và bão hình thành, trước khi mọi thứ ổn định trở lại.

Ở những hành tinh băng khổng lồ, sự đối lưu khô yếu và sự đối lưu ẩm bị ức chế mạnh. Tuy nhiên, khi đủ methane được vận chuyển lên trên, thông qua sự đối lưu khô và sự khuếch tán hỗn loạn, các cơn bão đối lưu ẩm không thường xuyên có thể hình thành. Những cơn bão này sẽ xảy ra thường xuyên hơn trên sao Hải Vương so với sao Thiên Vương, do dòng nhiệt bên trong của sao Hải Vương, nhóm nghiên cứu kết luận.

Nhóm tác giả đề xuất cần phải nghiên cứu thêm để hiểu cách các yếu tố trong bầu khí quyển khổng lồ băng giá này tương tác với nhau.

Từ khóa liên quan:
Loading...
TIN CŨ HƠN
Mẫu đất đá Mặt trăng từ tàu Hằng Nga 6 có nhiều khác thường

Mẫu đất đá Mặt trăng từ tàu Hằng Nga 6 có nhiều khác thường

Mẫu đất đá Mặt trăng do tàu Hằng Nga 6 thu thập có độ đặc thấp hơn, cấu trúc lỏng lẻo và xốp hơn so với các mẫu trước đây.

Đăng ngày: 19/09/2024
Phi hành gia tập huấn ở nơi giống Mặt trăng nhất Trái đất

Phi hành gia tập huấn ở nơi giống Mặt trăng nhất Trái đất

Phi hành đoàn Artemis II của NASA huấn luyện ở Iceland để chuẩn bị cho chuyến bay đến Mặt trăng, dự kiến diễn ra sớm nhất vào tháng 9/2025.

Đăng ngày: 19/09/2024
Hành tinh bằng 3.500 Trái đất xuất hiện giữa chòm sao Đại Hùng

Hành tinh bằng 3.500 Trái đất xuất hiện giữa chòm sao Đại Hùng

Hành tinh mà các nhà khoa học gọi là " quái vật vũ trụ" mất tới 14 năm để quay quanh sao mẹ và có nhiệt độ xuống đến -100 độ C.

Đăng ngày: 19/09/2024
Tàu vũ trụ Starliner của Boeing hạ cánh sau 3 tháng trên vũ trụ

Tàu vũ trụ Starliner của Boeing hạ cánh sau 3 tháng trên vũ trụ

Sau hơn ba tháng trên không gian, chuyến bay thử nghiệm có phi hành đoàn (CFT) của Starliner cuối cùng đã kết thúc. Tàu vũ trụ Starliner của Boeing đã hạ cánh thành công cuối tuần qua.

Đăng ngày: 18/09/2024
Giải thích vì sao Trái đất không thực sự quay xung quanh Mặt trời?

Giải thích vì sao Trái đất không thực sự quay xung quanh Mặt trời?

Chúng ta thường được dạy rằng Trái đất quay xung quanh Mặt trời và Mặt trăng quay xung quanh Trái đất. Nhưng đó chỉ là cách đơn giản hóa quỹ đạo của các hành tinh.

Đăng ngày: 18/09/2024
Trái đất có thể từng có vành đai

Trái đất có thể từng có vành đai

Bằng chứng từ những miệng hố cổ đại cho thấy Trái Đất từng sở hữu vành đai giống sao Thổ, gây ra nhiều rối loạn về khí hậu trên bề mặt hành tinh.

Đăng ngày: 18/09/2024
Helium - Nhân tố bí ẩn khiến các sứ mệnh vũ trụ gặp khó khăn

Helium - Nhân tố bí ẩn khiến các sứ mệnh vũ trụ gặp khó khăn

Helium - khí nhẹ nhất thế giới, tưởng chừng vô hại nhưng lại là nguyên nhân gây ra nhiều sự cố trì hoãn trong các sứ mệnh không gian quan trọng.

Đăng ngày: 18/09/2024
Tiêu điểm
Khoa Học News