Mặt trăng Titan của sao Thổ có thể giống Trái đất hơn tưởng tượng trước đây của các nhà thiên văn, khi cũng sở hữu một tầng khí quyển đa lớp.
>>> Sọc vằn trên mặt trăng của sao Thổ hình thành như thế nào?
Titan là mặt trăng lớn nhất của sao Thổ và cũng là mặt trăng duy nhất được biết có một khí quyển dày đặc. Việc hiểu thêm về cơ chế vận hành của bầu khí quyển mịt mờ này sẽ giúp các nhà khoa học dễ tiếp cận hơn với các mặt trăng và hành tinh mới, xa lạ trong vũ trụ. Mặc dù vậy, suốt những năm qua, thông tin về sự hình thành và cấu trúc của tầng khí quyển Titan khá trái chiều, mâu thuẫn nhau.
Ảnh chụp cực nam của Titan. Nghiên cứu mới nhất cho thấy
mặt trăng này cũng sở hữu khí quyển đa tầng giống như Trái đất.
Tầng thấp nhất của bất cứ bầu khí quyển nào, còn được gọi là tầng ranh giới, sẽ chịu ảnh hưởng nhiều nhất từ bề mặt của hành tinh hoặc mặt trăng. Ngược lại, nó cũng tác động nhiều nhất đến bề mặt, thông qua mây và gió cũng như các đụn cát khổng lồ.
“Tầng ranh giới rất quan trọng đối với khí hậu và thời tiết của một hành tinh hay một mặt trăng”, nhà khoa học Benjamin Charnay của Trung tâm Nghiên cứu Khoa học Quốc gia Pháp chia sẻ trên Space.com.
Tầng ranh giới của Trái đất trải dài từ độ cao 500m đến độ cao 3km, chịu sự kiểm soát của nhiệt mặt trời bốc hơi từ bề mặt Trái đất. Do Titan cách xa mặt trời hơn nhiều so với Trái đất nên tầng ranh giới của nó cũng có bản chất hoàn toàn khác. Tuy vậy, chưa một ai dám chắc về hoạt động của tầng này, do khí quyển của Titan quá đục và dày.
Lấy thí dụ, nếu như tàu Voyager 1 gợi ý rằng tầng ranh giới của Titan dày khoảng 3,5km thì vệ tinh Huygens bay xuyên qua khí quyển Titan lại cho thấy, tầng này chỉ dày khoảng 300m.
Hai tiểu tầng ranh giới
Để có thể giải được những bí ẩn xoay quanh khí quyển Titan, các nhà khoa học đã phát triển một mô hình khí hậu 3D về cách Titan phản ứng lại với nhiệt mặt trời. Chia sẻ trên Space.com, Charney tiết lộ rằng tầng ranh giới của Titan dường như được chia thành hai tầng riêng biệt và đều phân biệt với các tầng thượng quyển về mặt nhiệt độ. Tầng thấp hơn khá mỏng, chỉ dày khoảng 800m trong khi tầng cao hơn dày khoảng 2km và thay đổi theo mùa.
Việc tồn tại tới hai tầng ranh giới ở Titan đã giúp xóa bỏ những thông tin trái chiều trước đây, ông Charney khẳng định. Phát hiện này cũng giúp giải thích về những cơn gió trên Titan đã được vệ tinh Huygens ghi lại, cũng như về sự hình thành của những đám mây methane trên mặt trăng này.
Trong tương lai, Charney và các đồng nghiệp sẽ đưa thêm sự chuyển động của methane vào vòng tuần hoàn mây, biển và hồ trên bề mặt Titan vào mô hình 3D, giống như vòng tuần hoàn khép kín của nước trên Trái đất.
“Mô hình 3D sẽ rất hữu ích để giải thích về những dữ liệu mà chúng ta thu thập được về khí quyển của các exoplanet (hành tinh nằm ngoài Thái dương hệ và cũng xoay quanh một mặt trời giống như Trái đất – PV)”, ông Charney kết luận.