Siêu bão màu đen, có kích thước ước tính lớn hơn cả Đại Tây Dương nằm ở Bán Cầu Bắc của Hải Vương, được kính thiên văn Hubble phát hiện vào năm 2018. Các quan sát sau đó chỉ ra rằng cơn bão này đang bắt đầu di chuyển về phía nam hướng xích đạo của hành tinh và sẽ đi ra khỏi tầm quan sát từ Trái Đất. Trước sự bất ngờ của các nhà thiên văn, Hubble đã phát hiện ra hướng xoay của nó đã đột nhiên thay đổi vào tháng 8 năm 2020 và tăng gấp đôi và phía Bắc. Mặc dù Hubble đã và đang theo dõi các đối tượng tương tự như như vậy trong 30 năm qua nhưng sự thay đổi không thể dự đoán trước như vậy ở khí quyển Sao Hải Vương thực sự là một điều mới mẻ.

Thêm một sự khá khó hiểu nữa là cơn bão này không hề đơn độc. Hubble đã phát hiện ra một vết đen khác nhỏ hơn vào tháng Giêng năm nay xuất hiện bên cạnh người anh em họ của nó. Đây có thể là một phần của một cơn bão khổng lồ bị tách ra, trôi đi và rồi nó biến mất trong những lần quan sát sau đó.

Michael H.Wong tại Đại học California Berkeley cho biết :” Chúng tôi rất vui mừng về những quan sát này bởi những vết nhỏ (chỉ những cơn bão kích thước nhỏ) hơn này có khả năng là một phần của quá trình phân rã (disruption) từ cơn bão lớn”. Ông cho biết thêm “ Quá trình này dường như chưa từng được quan sát trước đây. Chúng tôi đã thấy một vài vết đen khác mờ dần rồi tan biến nhưng chưa từng thấy chúng phân rã thành những cơn bão nhỏ mặc dù điều này đã được dự đoán qua mô phỏng máy tính”.

Cơn bão lớn với đường kính 7.403 kilometers (4.600 dặm) là vết tối (dark spot) thứ tư mà kính viễn vọng không gian Hubble đã quan sát được từ Sao Hải Vương từ năm 1993. Hai vết đen còn lại được phát hiện bởi tàu Voyager 2 vào năm 1989 khi bay ngang qua quỹ đạo của hành tinh khí này. Thật không may là chúng đã biến mất trước khi Hubble có thể quan sát. Từ sau đó, chỉ mỗi Hubble mới có đủ độ sắc nét và độ nhạy ở ánh sáng khả kiến (visible light) để theo dõi những đặc điểm khó nắm bắt này, chúng xuất hiện tuần tự và mờ đi sau đó trong khoảng thời gian 2 năm mỗi lần.

Thời tiết khắc nghiệt
Các xoáy tối trên Sao Hải Vương là hệ thống áp cao hình thành ở vùng vĩ độ trung bình và sau đó có thể di chuyển dần về xích đạo. Chúng bắt đầu ổn định do lực Coriolis ( lực khiến các cơn bão ở Bắc Bán Cầu quay theo chiều kim đồng hồ) chuyển động quay của hành tinh. Những cơn bão này khác với những cơn bão trên Trái Đất của chúng ta - nó quay ngược chiều kim đồng hồ vì chúng là hệ thống khí áp thấp.

Tuy nhiên, khi một cơn bão di chuyển về phía xích đạo, hiệu ứng Coriolis suy yếu và cơn bão tan. Trong các mô phỏng máy tính của một số nhóm khác nhau, những cơn bão này đi theo đường thẳng ít nhiều đến đường xích đạo, cho tới khi không còn lực Coriolis để giữ chúng lại với nhau. Không giống như mô phỏng, cơn bão khổng lồ mới nhất không di chuyển vào “ vùng tận thế” xích đạo mà nó đột nhiên dừng lại và chuyển hướng.

Dark Spot Jr.
Các quan sát của Hubble cũng tiết lộ rằng sự đảo ngược đường đi khó hiểu của vết tối này xảy ra cùng lúc với một điểm tối mới xuất hiện (thường được gọi là “Dark Spot Jr.”). Vết tối mới nhất này nhỏ hơn so với người anh em họ của nó với đường kính khoảng 6.276km (3.900 dặm). Nó nằm gần với vết tối chính, đối diện với đường xích đạo- vị trí mà qua mô phỏng cho thấy sự phân rã sẽ xảy ra.

Tuy nhiên, thời gian xuất hiện của vết nhỏ hơn này khá bất thường.Ông Wong nói :” Khi tôi nhìn thấy vết nhỏ này lần đầu tiên, tôi đã nghĩ tới khả năng rằng vết tối lớn hơn đang bị phá vỡ, tôi không nghĩ rằng một xoáy mới đang hình thành bởi vết xoáy nhỏ quan sát được nằm khá xa về phía xích đạo - vùng không ổn định”. Ông cũng cho biết thêm : “Nhưng chúng tôi lại chẳng thể giải thích được sự liên quan giữa chúng và đây thực sự là một điều kỳ bí”.

Có khả năng là vào tháng một vừa qua, vết tối lớn dừng chuyển động và chuyển hướng về phía Bắc một lần nữa là do một phần của nó đã bị tách ra và ngăn nó di chuyển về phía xích đạo.

Ảnh: Điểm tối nhỏ hơn trong bức ảnh chụp bởi Hubble có thể là một phần của cơn bão khổng lồ vỡ ra khi xoáy lớn tiến gần hơn tới xích đạo. Hubble đã phát hiện ra cơn bão khổng lồ vào tháng 9 năm 2018 ở bán cầu bắc của Sao Hải Vương. Tính năng lớn là khoảng 4.600 dặm. Chiều rộng ước tính của các điểm nhỏ là 3.900 dặm. NASA, ESA, STScI, MH Wong (Đại học California, Berkeley) và LA Sromovsky và PM Fry (Đại học Wisconsin-Madison) 

Sự khó hiểu của những cơn bão
Cách mà những cơn bão hình thành vẫn còn là một bí ẩn, song những vết xoáy tối khổng lồ mới đây mới đây lại là vật thể được theo dõi tốt nhất cho tới hiện tại. Sự xuất hiện của cơn bão tối có thể do một lớp mây đen trên cao cũng có thể cho các nhà thiên văn thấy cấu trúc đứng của nó.

Một đặc điểm bất thường khác của vết tối là không còn có các đám mây đồng hành sáng xung quanh nó (theo như các bức ảnh chụp được bởi Hubble vào năm 2018). Rõ ràng, các đám mây đã biến mất khi mà vùng xoáy đen này tạm dừng hành trình về phía nam (xích đạo). Những đám mây sáng hình thành khi luồng khí bị xáo trộn và chuyển hướng lên tầng cao hơn của luồng xoáy khiến khí có khả năng đóng băng thành các tinh thể băng methane. Các nhà nghiên cứu cũng cho biết việc thiếu các đám mây sáng đồng hành này có thể tiết lộ thông tin về cách các vết bão phát triển

“Con mắt thời tiết” của các hành tinh phía ngoài
Hubble đã chụp được nhiều hình ảnh về các vết đen trong khuôn khổ chương trình Di sản khí quyển Các hành tinh phía ngoài (OPAL), một dự án dài hạn của Hubble do amy Simon thuộc Trung tâm chuyến bay không gian Goddard của NASA ở Greenbelt, Maryland thực hiện. Hàng năm Hubble sẽ chụp lại về mặt của các hành tinh phía ngoài Hệ Mặt Trời khi chúng đạt vị trí xung đối với Trái Đất ( khoảng cách gần nhất) trên quỹ đạo.

Các mục tiêu chính của OPLA là nghiên cứu những thay đổi dài hạn theo mùa, cũng như nắm bắt các sự kiện tương đối tạm thời, chẳng hạn như sự xuất hiện của các vết bão trên Sao Hải Vương hay Thiên Vương. Các vết tối này có thể rất thoáng qua nên trong quá khứ rất có thể có nhiều thứ xuất hiện mà chúng ta không biết. Chương trình OPAL đảm bảo rằng các nhà thiên văn sẽ không bỏ lỡ bất kỳ các sự kiện nào ở các hành tinh phía ngoài.

Tham khảo

1. NASA: Dark Storm on Neptune Reverses Direction, Possibly Shedding a Fragment

 

 

Author: Nhung Nguyễn
Cử Nhân Vũ Trụ và Ứng Dụng USTH 2018-2021