Một nghiên cứu mới do một nhà khoa học Trái Đất thuộc Đại học Bristol đứng đầu đã chỉ ra rằng những đặc tính hoạt động bất thường được báo cáo gần đây về Titan, vệ tinh lớn nhất của Sao Thổ, là do tính chất hóa học độc đáo trong bầu khí quyển của nó.
Bầu khí quyển ở cực của Titan gần đây đã trở nên lạnh đáng kể và bất thường. Điều này trái với tất cả các mô hình dự báo và khác với đặc tính hoạt động của tất cả các hành tinh rắn khác trong hệ Mặt Trời của chúng ta.
Titan là vệ tinh lớn nhất của Sao Thổ, lớn hơn cả Sao Thủy và là vệ tinh duy nhất trong Hệ Mặt Trời có một bầu khí quyển đáng kể.
Thông thường, khí quyển cực trên cao ở bán cầu mùa đông của một hành tinh sẽ nóng bởi không khí chìm được nén và nung nóng - giống như những gì xảy ra khi ta bơm một chiếc xe đạp. Nhưng điều đáng ngạc nhiên là các dòng xoáy khí ở cực của Titan dường như lại rất lạnh.
Trước khi bị nổ tung trong bầu khí quyển của Sao Thổ vào ngày 15 tháng 9, tàu không gian Cassini đã thu được một loạt các quan sát về bầu khí quyển cực của Titan bao phủ gần một nửa vệ tinh này trong khoảng thời gian dài 29,5 năm Trái Đất nhờ sử dụng công cụ quang phổ hồng ngoại (CIRS).
Các quan sát của tàu Cassini cho thấy những điểm nóng ở cực đã bắt đầu tiến triển vào đầu mùa đông năm 2009, nó nhanh chóng trở nên lạnh đi vào năm 2012, với nhiệt độ thấp tới 120 K vào cuối năm 2015. Cho đến những quan sát gần đây nhất vào năm 2016 và 2017 mới thấy có điểm nóng trở lại.
Tiến sỹ Nick Teanby ở trường khoa học Trái Đất thuộc Đại học Bristol - tác giả chính của nghiên cứu - cho biết: "Đối với Trái Đất, Sao Kim và Sao Hỏa, cơ chế làm mát khí quyển chính là do sự phát xạ hồng ngoại bởi một lượng nhỏ khí CO2 trong khí quyển và vì khí CO2 có thể tồn tại lâu trong khí quyển nên nó có khả năng có mặt tại tất cả các tầng của khí quyển và ít bị ảnh hưởng bởi quá trình tuần hoàn khí quyển. Tuy nhiên, đối với Titan, các phản ứng quang hóa kì lạ trong khí quyển tạo ra các hydrocarbon như ethane, acetylene và nitriles (bao gồm hydrogen cyanide và cyanoacetylene). Chính các hợp chất này là nguyên nhân chính làm mát bầu khí quyển.”
Những khí này được tạo ra trong tầng cao của khí quyển và do sự tuần hoàn khí quyển theo chiều thẳng đứng nên các khí này có thể có mặt ở các độ cao khác nhau. Do đó, vào mùa đông khi cực Bắc hạ thấp xuống, một khối lượng lớn những khí có hoạt tính bức xạ này sẽ tràn qua cực Nam.
Các nhà nghiên cứu đã sử dụng dữ liệu nhiệt độ và độ đa dạng khí đo được bởi tàu Cassini, cùng với một mô hình số cân bằng bức xạ để chứng minh rằng việc làm giàu một lượng khí đủ lớn sẽ cho khí quyển trở nên rất lạnh.
Điều này giải thích về các đám mây băng hydrogen cyanide (HCN) kỳ lạ đã được quan sát trên vùng cực vào năm 2014 bởi các máy ảnh của tàu Cassini.
Tiến sĩ Teanby cũng cho biết: "Hiệu ứng này thật độc đáo trong Hệ Mặt Trời và nó chỉ có thể xảy ra do đặc tính hóa học ở bầu khí quyển kỳ lạ của Titan". Hiệu ứng tương tự cũng có thể xảy ra ở nhiều bầu khí quyển ngoại hành tinh có liên quan đến sự hình thành mây và động lực học khí quyển.
Phạm Thị Lý
Theo Science Daily
