Bằng việc sử dụng những kỹ thuật mô hình hóa mới để phân tích dữ liệu thu thập được bởi tàu không gian Galileo của NASA năm 1997, các nhà thiên văn học đã khám phá ra những chi tiết mới đáng ngạc nhiên về một trong số các vệ tinh của Sao Mộc.
Bài báo được công bố trên tạp chí Nature Astronomy (Thiên văn Tự nhiên) đã cung cấp bằng chứng rõ ràng nhất cho đến thời điểm hiện tại rằng có những “cột khói” – sự phun trào hơi nước – thoát lên từ bề mặt của một vệ tinh băng có tên là Europa. Hai nhà khoa học của ULCA (Đại học California, Los Angeles) là đồng tác giả của nghiên cứu: Margaret Kivelson, nhà vật lý không gian, nhà khoa học hành tinh và là một giáo sư danh dự, và nhà nghiên cứu Krishan Khurana.
Các nhà khoa học không gian từ lâu đã quan tâm đến Europa bởi vì có bằng chứng cho thấy rằng có một đại dương rộng lớn – như đại dương trên Trái Đất – nằm bên dưới lớp vỏ ngoài băng giá của nó. Nghiên cứu mới này đã hỗ trợ thêm cho khả năng đó cũng như cung cấp bằng chứng cho rằng có những nguồn năng lượng sâu bên trong vệ tinh - một điều kiện bắt buộc để sự sống có thể phát triển ở đây.
Trong những năm 1990, Kivelson dẫn đầu nhóm nghiên cứu đã thiết kế và chế tạo một thiết bị trên tàu không gian Galileo có chức năng ghi lại những dấu hiệu từ trường. Vì từ trường được tạo ra bởi các dòng điện, việc đo từ trường sẽ cho biết thông tin về nguồn gốc của chúng, từ đó gợi ý thông tin về các đặc điểm của vệ tinh.
Galileo đã thu thập dữ liệu từ khoảng cách 200 km phía trên bề mặt Europa, nhưng vào thời điểm đó, các nhà khoa học của sứ mệnh không nghĩ sẽ tìm thấy những cột khói. Tuy nhiên, qua vài năm sau đó, dữ liệu mới từ một sứ mệnh khác của NASA – tàu không gian Cassini được gửi đi để nghiên cứu Sao Thổ và các vệ tinh của nó – đã khiến Kivelson và các đồng nghiệp nghi ngờ rằng có nhiều thứ sẽ được tiết lộ qua việc phân tích các phép đo mà Galileo đã thực hiện gần Europa.
Đầu năm 2017, Kivelson, Khurana và Xianzhe Jia – nhà vật lý không gian của Đại học Michigan, người đã có bằng tiến sĩ ở UCLA – đã tham dự bài thuyết trình của NASA về sứ mệnh Europa Clipper của cơ quan này, dự kiến khởi động vào đầu những năm 2020. Các nhà nghiên cứu đã nghiên cứu thông tin thu thập được trong những chuyến thăm dò năm 1997 và thực sự, dữ liệu có độ phân giải cao của từ kế đã cho thấy có điều gì đó kỳ lạ.
Dựa trên những gì các nhà khoa học đã phát hiện được từ việc khám phá những cột khói trên vệ tinh Enceladus của Sao Thổ trong sứ mệnh Cassini của NASA, Jia đã tập trung vào một bất thường chưa bao giờ được giải thích, và sau đó sử dụng nó như bằng chứng mạnh mẽ về các cột khói.
Ngoài từ kế của Kivelson, Galileo còn mang theo một máy quang phổ sóng plasma mạnh để đo các sóng plasma được gây ra bởi các hạt mang điện trong các lớp khí quanh khí quyển Europa. Trong nghiên cứu mới, các nhà khoa học đã phân lớp dữ liệu từ từ kế và phổ kế vào phần mềm mô hình hóa 3D, sau đó kết hợp mô hình với các quan sát Europa từ xa của kính thiên văn không gian Hubble trong khoảng 2014 đến 2017.
“Dữ liệu đã có ở đó, nhưng chúng tôi cần mô hình phức tạp có thể giải thích được các quan sát này,” Jia cho biết.
Những phát hiện mới này củng cố thêm tiềm năng khám phá ra nhiều cột hơi nước hơn trong sứ mệnh Europa Clipper, nhằm mục đích khám phá khả năng phát triển sự sống trên vệ tinh này. Jia, Kivelson và Khurana là các thành viên của các nhóm nghiên cứu phụ trách hai trong số các thiết bị trên tàu Europa Clipper để đo lường môi trường plasma và từ trường của vệ tinh này.
“Nếu các cột hơi nước tồn tại, và chúng ta có thể trực tiếp lấy mấu từ bên trong Europa thì chúng ta có thể dễ dàng xác định được liệu Europa có những thành phần thích hợp cho sự sống hay không,” Robert Pappalardo ở Pasadena, California cho biết. “Đó là điều sứ mệnh này đang theo đuổi. Đó là điều quan trọng nhất.”
Kivelson, người đã nhận giải Gerard P. Kuiper từ Hiệp hội Thiên văn học Mỹ năm 2017 cho những đóng góp xuất sắc với ngành khoa học hành tinh, cho biết sứ mệnh sắp tới sẽ tiết lộ số lượng lớn những hiểu biết mới về vệ tinh này.
“Mặc dù tàu Galileo đã phát hiện một đại dương ở Europa, chúng ta biết rất ít về các đặc tính của nó,” Kivelson cho biết. “Europa Clipper sẽ cho chúng ta biết nhiều hơn về đại dương này, ví dụ như độ sâu, độ dày của lớp băng bao phủ cũng như các tính chất điện của nó.”
Thu Trang
Theo Space Daily
