Phát hiện bí ẩn mới về sao Hải Vương và sao Thiên Vương

Dao Thiên Vương và sao Hải Vương đều có từ trường kỳ lạ, có lẽ do cấu trúc bên trong đặc biệt của hành tinh. Nhưng các thí nghiệm mới của các nhà nghiên cứu ETH Zurich hiện cho thấy điều bí ẩn này vẫn chưa được giải đáp.

Hai hành tinh băng khổng lồ này đều có từ trường hoàn toàn khác biệt với hầu hết cá hành tinh trong thái dương hệ. Chúng đều có góc nghiêng lớn so với trục quay và gần như song song với mặt phẳng quỹ đạo của hành tinh. Đây cũng là một trong những bí ẩn lâu đời trong khoa học hành tinh, khiến cho các nhà khoa học đau đầu để tìm lời giải.

Nhiều giả thuyết cho rằng cấu trúc bên trong độc đáo của những hành tinh này có thể là nguyên nhân gây từ trường lệch. Theo các lý thuyết được đưa ra, hiện tường kì lạ này có thể là kết quả của quá trình tuần hoàn trong một lớp vỏ mỏng của hành tinh, bao gồm một tầng “băng” lỏng tích điện, tạo bởi nước, ammoni, methane và hydro sunphit.

Phát hiện bí ẩn mới về sao Hải Vương và sao Thiên Vương
Sao Thiên Vương và sao Hải Vương là 2 hành tinh băng khổng lồ.

Loading...

Các mô phỏng trên máy tính cho thấy bên trong sao Thiên Vương và sao Hải Vương bao gồm nước và amoniac. Hỗn hợp này thường được gọi là “băng” mặc dù chúng là chất lỏng nóng và đậm đặc. Ở trên lớp phủ, nó có thể chứa một tầng nước ion, nơi các phân tử nước bị phân ly thành ion hiđrô và ôxy. Ở những tầng sâu hơn, có thể hình thành trạng thái "nước siêu ion”, mang các đặc tính của cả chất rắn và chất lỏng. Ở trạng thái này, các ion ôxy bị tinh thể hóa, còn các ion hiđrô lại di chuyển tự do trong cấu trúc mạng tinh thể ôxy.

Phát hiện bí ẩn mới về sao Hải Vương và sao Thiên Vương
Từ trường của Trái đất, sao Thiên Vương và sao Hải Vương khác nhau rõ rệt.

Các nghiên cứu thực nghiệm gần đây cũng xác nhận rằng “nước siêu ion” chỉ tồn tại ở nhiệt độ và áp suất cực kỳ khắc nghiệt. Đến thời điểm hiện tại vẫn chưa có bằng chứng cho thấy có dạng sống kỳ lạ nào có thể tồn tại trên hai hành tinh toàn là “nước siêu ion” này hay không, nhưng có lẽ khả năng đó rất thấp.

Áp suất cao trong không gian nhỏ nhất

Hai nhà khoa học Tomoaki Kimura và Motohiko tại ETH Zurich hiện đang tiến gần hơn một bước nữa đến việc tìm ra câu trả lời. Họ đã tiến hành các thí nghiệm áp suất và nhiệt độ cao với amoniac trong phòng thí nghiệm của chính mình. Mục đích của các thí nghiệm là xác định độ đàn hồi của các vật liệu siêu bền. Tính đàn hồi là một trong những tính chất vật lý quan trọng nhất ảnh hưởng đến sự đối lưu nhiệt trong lớp phủ hành tinh. Điều đáng chú ý là tính đàn hồi của các vật liệu ở trạng thái rắn và lỏng của chúng là hoàn toàn khác nhau.

Phát hiện bí ẩn mới về sao Hải Vương và sao Thiên Vương
Cấu trúc bên trong của hai hành tinh băng khổng lồ.

Để điều tra, các nhà nghiên cứu đã sử dụng một thiết bị áp suất cao được gọi là tế bào đe kim cương. Trong thiết bị này, amoniac được đặt trong một bình chứa nhỏ có đường kính khoảng 100 micromet, sau đó được kẹp giữa hai đầu kim cương để nén mẫu. Điều này làm cho vật liệu có thể chịu áp suất cực cao, chẳng hạn như vật liệu được tìm thấy bên trong sao Thiên Vương và sao Hải Vương.

Sau đó, mẫu được đốt nóng đến hơn 2.000 độ C bằng tia laser hồng ngoại. Đồng thời, một chùm tia laze màu xanh lá cây chiếu sáng mẫu. Bằng cách đo phổ sóng của ánh sáng laser màu xanh lá cây tán xạ, các nhà nghiên cứu có thể xác định độ đàn hồi của vật liệu và liên kết hóa học trong amoniac. Sự thay đổi trong phổ sóng ở các áp suất và nhiệt độ khác nhau có thể được sử dụng để xác định độ đàn hồi của amoniac ở các độ sâu khác nhau.

Một giai đoạn mới được phát hiện

Trong các phép đo của mình, Kimura và Murakami đã phát hiện ra một pha amoniac siêu bội mới (pha γ) thể hiện tính đàn hồi tương tự như pha lỏng. Giai đoạn mới này có thể ổn định trong phần sâu bên trong của sao Thiên Vương và sao Hải Vương. Tuy nhiên, amoniac superrionic hoạt động giống như một chất lỏng và do đó nó sẽ không đủ khả năng để góp phần hình thành tầng không đối lưu.

Phát hiện bí ẩn mới về sao Hải Vương và sao Thiên Vương
Sơ đồ của tế bào đe kim cương.

Câu hỏi về những đặc tính của “nước siêu ion” bên trong sao Thiên Vương và sao Hải Vương càng ngày càng trở nên cấp thiết hơn bao giờ hết sau những phát hiện mới gần đây. Cho đến nay, bí ẩn về lý do tại sao hai hành tinh lại có từ trường bất thường như vậy vẫn chưa có câu trả lời.

Loading...
TIN CŨ HƠN
Phát hiện hai

Phát hiện hai "thiên hà mega" rộng 6,5 triệu năm ánh sáng

Các nhà thiên văn học khám phá ra hai thiên hà vô tuyến khổng lồ trong vũ trụ xa xôi dựa trên các quan sát từ Đài thiên văn MeerKAT.

Đăng ngày: 04/04/2021
Đài thiên văn bắt được tia X lạ phát từ hành tinh cực gần chúng ta

Đài thiên văn bắt được tia X lạ phát từ hành tinh cực gần chúng ta

Tín hiệu lạ lần này không đến từ một ngoại hành tinh hay một vật thể khác thiên hà, mà từ người khổng lồ băng bí ẩn nhất hệ Mặt Trời.

Đăng ngày: 03/04/2021
Đây là con tàu không gian sẽ đưa bạn du lịch vũ trụ với giá 250.000 USD

Đây là con tàu không gian sẽ đưa bạn du lịch vũ trụ với giá 250.000 USD

Mới đây, công ty Virgin Galactic vừa tiết lộ hình ảnh tàu không gian tiểu quỹ đạo sẽ đưa hành khách hạng sang đi một chuyến du lịch đến rìa không gian.

Đăng ngày: 02/04/2021
Thiên thạch 100m phát nổ 430 triệu năm trước

Thiên thạch 100m phát nổ 430 triệu năm trước

Những hạt nhỏ lấy từ đỉnh ngọn núi ở Nam Cực là bằng chứng cho thấy một thiên thạch rộng gần 100 m từng phát nổ trên bầu trời, bắn cầu lửa lên mặt băng. - VnExpress

Đăng ngày: 01/04/2021
Lộ diện bốn công dân ngồi trên chuyến bay thương mại đầu tiên vào vũ trụ

Lộ diện bốn công dân ngồi trên chuyến bay thương mại đầu tiên vào vũ trụ

Một giáo sư khoa học và một nhà phân tích dữ liệu hàng không vũ trụ đã trở thành hai người cuối cùng giành được ghế trên chuyến bay thương mại đầu tiên đi vào quỹ đạo.

Đăng ngày: 01/04/2021
Tim của phi hành gia thu nhỏ 25% sau 1 năm sống trên vũ trụ

Tim của phi hành gia thu nhỏ 25% sau 1 năm sống trên vũ trụ

Sau quá trình sống gần 1 năm trên Trạm vũ trụ quốc tế (ISS), khoang lớn nhất trong tim của nhà du hành Scott Kelly đã bị thu nhỏ đến hơn 25%.

Đăng ngày: 01/04/2021

"Trinh nữ không gian" đột nhập Hệ Mặt trời: Đến từ thế giới y hệt chúng ta

Vật thể thứ 2 từ môi trường liên sao đột nhập vào Hệ Mặt trời có thể là sao chổi nguyên sơ nhất từng được biết đến.

Đăng ngày: 01/04/2021
Tiêu điểm
Khoa Học News