Sử dụng Kính viễn vọng không gian James Webb, các nhà thiên văn học đã phát hiện ra rằng Ariel, một mặt trăng của sao Thiên Vương, có một số mỏ giàu carbon dioxide nhất trong hệ Mặt trời. Điều này cho thấy nó có một đại dương nước chôn vùi dưới bề mặt. (Ảnh: Robert Lea (created with Canva)/NASA)
Sử dụng Kính viễn vọng không gian James Webb (JWST), các nhà thiên văn học phát hiện ra rằng Ariel, một mặt trăng của sao Thiên Vương, có thể ẩn chứa một đại dương nước lỏng dưới bề mặt.
Phát hiện này có thể cung cấp câu trả lời cho một bí ẩn về Ariel đã làm các nhà khoa học bối rối: bề mặt của mặt trăng này được bao phủ bởi một lượng lớn băng carbon dioxide. Đây là một điều khó hiểu bởi vì ở khoảng cách từ sao Thiên Vương và các mặt trăng của nó đến Mặt trời, xa hơn Trái đất 20 lần, carbon dioxide đáng ra sẽ chuyển thành khí và thoát ra ngoài không gian. Do đó phải có một quá trình nào đó đã liên tục bổ sung carbon dioxide cho bề mặt của Ariel.
Các lý thuyết trước đây cho rằng sự tương tác giữa bề mặt Ariel và các hạt tích điện bị mắc kẹt trong từ quyển của sao Thiên Vương đã cung cấp bức xạ ion hóa, phá vỡ các phân tử và tạo ra carbon dioxide - một quá trình được gọi là "phân hủy phóng xạ".
Tuy nhiên, bằng chứng mới từ JWST cho thấy khí carbon dioxide có thể không đến từ bên ngoài mà từ một đại dương ngầm bên dưới bề mặt của Ariel.
Bởi vì các nguyên tố và phân tử hóa học hấp thụ và phát ra ánh sáng ở các bước sóng đặc trưng, cho nên chúng sẽ để lại dấu vết riêng trên dải quang phổ. Sau khi sử dụng JWST để thu thập quang phổ ánh sáng từ Ariel, nhóm nghiên cứu đã cố gắng tạo nên bức tranh về thành phần hóa học của mặt trăng này.
Khi so sánh quang phổ ánh sáng từ Ariel với quang phổ từ hỗn hợp hóa chất trong phòng thí nghiệm trên Trái đất, nhóm nghiên cứu phát hiện rằng Ariel có một số khu vực giàu carbon dioxide nhất trong hệ Mặt trời. Điều này không chỉ làm tăng thêm 10 mm độ dày cho lớp băng ở phần luôn phía xa sao Thiên Vương của Ariel do bị khóa thủy triều, mà còn lần đầu tiên tiết lộ rõ ràng sự tồn tại của các khu vực chứa carbon monoxide.
Theo trưởng nhóm Richard Cartwright từ Phòng thí nghiệm Vật lý Ứng dụng Johns Hopkins (APL), bề mặt của Ariel đáng ra không nên tồn tại carbon monoxide. Phân tử này chỉ ổn định ở nhiệt độ thấp khoảng 30 kelvin [-243.15 độ C], trong khi nhiệt độ bề mặt của mặt trăng này ở khoảng 48 kelvin, cao hơn mức nhiệt ổn định 18 độ C.
Cartwright thừa nhận rằng sự phân hủy phóng xạ có thể giải thích cho một phần việc bổ sung này. Tuy nhiên, các quan sát từ chuyến bay ngang qua sao Thiên Vương của Voyager 2 vào năm 1986 và các phát hiện gần đây khác đã gợi ý rằng các tương tác đằng sau sự phân hủy phóng xạ có thể hạn chế vì trục từ trường của sao Thiên Vương và mặt phẳng quỹ đạo của các mặt trăng của nó lệch khoảng 58 độ.
Điều đó có nghĩa là phần lớn các hợp chất cacbon/oxy được nhìn thấy trên bề mặt Ariel có thể được tạo ra bởi các quá trình hóa học trong đại dương nước lỏng dưới lớp băng.
Ariel có thể ẩn chứa hoạt động núi lửa băng mạnh mẽ bên trong
Sau khi được tạo ra trong đại dương nước của Ariel, các oxit cacbon này có thể thoát ra qua các khe nứt trong lớp vỏ băng hoặc thậm chí có thể bị đẩy ra một cách dữ dội bởi các đợt phun trào mạnh mẽ.
Các nhà khoa học đã nghi ngờ rằng bề mặt nứt nẻ và đầy sẹo của Ariel có thể cho thấy sự hiện diện của các núi lửa băng, một dạng núi lửa phun trào các cột băng tuyết. Các cột này có thể mạnh đến mức chúng đẩy vật chất vào từ trường của sao Thiên Vương.
Phần lớn các vết nứt và rãnh được nhìn thấy tại mặt xa sao Thiên Vương của Ariel. Nếu carbon dioxide và carbon monoxide rò rỉ từ các vết nứt lên bề mặt, thì điều này có thể giúp giải thích tại sao các hợp chất này có nhiều hơn ở mặt phía xa.
JWST cũng thu thập được nhiều bằng chứng hóa học hơn về một đại dương nước lỏng bên dưới bề mặt. Phân tích quang phổ cho thấy sự hiện diện của khoáng chất cacbonit, muối được tạo ra khi đá gặp và tương tác với nước lỏng.
Sao Thiên Vương và các mặt trăng của nó chưa từng được tàu vũ trụ nào ghé thăm kể từ Voyager 2 cách đây gần bốn thập kỷ. Tuy nhiên, đây không phải là nhiệm vụ chính của tàu vũ trụ này. Vào năm 2023, cuộc khảo sát thập kỷ của Planetary Science and Astrobiology đã nhấn mạnh đến nhu cầu ưu tiên một nhiệm vụ chuyên biệt cho hệ thống sao Thiên Vương.
Cartwright tin rằng một nhiệm vụ như vậy sẽ mang đến cơ hội thu thập thông tin có giá trị về sao Thiên Vương và sao Hải Vương , một hành tinh băng khổng lồ khác của hệ Mặt trời. Nó cũng có thể cung cấp dữ liệu quan trọng về các mặt trăng có khả năng chứa đại dương khác của các hệ thống này. Các thông tin thu được sau đó có thể được áp dụng cho các hành tinh bên ngoài hệ Mặt trời.
Nghiên cứu của nhóm được công bố vào ngày 24/7 trên Astrophysical Journal Letters.
(Theo Livescience)
(ntdvn.net)
