Mục tiêu chinh phục Mặt Trời của NASA

Mặt trời của chúng ta là ngôi sao được nghiên cứu kỹ nhất trong vũ trụ. Tuy nhiên, có một bí ẩn lớn vẫn chưa có lời giải. Bề mặt Mặt Trời có nhiệt độ khoảng 6.000 độ C, nhưng lớp khí quyển ngoài cùng của nó, được gọi là vành nhật hoa, lại nóng hơn đến khó tin – khoảng 1 triệu độ C.

Vành nhật hoa có thể được nhìn thấy như một quầng sáng bao quanh bóng tối của Mặt Trời trong thời gian nhật thực toàn phần. Để giải đáp bí ẩn về nhiệt độ của vành nhật hoa, các nhà khoa học đã chế tạo tàu thăm dò Parker. Tàu vũ trụ này bay quanh Mặt Trời, tiến sâu vào vành nhật hoa, thu thập dữ liệu cho thấy các hoạt động từ trường nhỏ bên trong lớp khí quyển sao Mặt Trời khiến vành nhật hoa nóng đến mức khó tưởng tượng.

Nhiệt độ cao của vành nhật hoa liên quan đến hoạt động từ trường của Mặt Trời. Bên dưới bề mặt Mặt Trời khoảng 200.000 km là một “cỗ máy” từ trường, chi phối hoạt động của sao. Hoạt động này mạnh lên yếu đi theo chu kỳ khoảng 11 năm. Khi Mặt Trời hoạt động mạnh, các hoạt động như bão Mặt Trời, vết đen Mặt Trời sẽ tăng cường độ và tần suất.

Trên bề mặt Mặt Trời, các từ trường tập trung ở ranh giới của các vùng đối lưu cuộn chảy, trông giống như bong bóng trong chảo dầu sôi. Bề mặt Mặt Trời liên tục sôi động khiến các từ trường này mạnh lên ở rìa các vùng đối lưu. Những từ trường được khuếch đại sau đó phóng ra các tia plasma và các bùng nổ nhỏ khi chúng tương tác với plasma Mặt Trời.

Thông thường, nhiệt độ sẽ giảm dần khi bạn ra xa nguồn nhiệt. Nhưng với Mặt Trời, vùng vành nhật – nằm ngoài cùng của khí quyển Mặt Trời – lại có nhiệt độ cao hơn nhiều so với bề mặt.

Các nhà khoa học đã đưa ra nhiều giả thuyết khác nhau để giải thích điều này. Một số cho rằng sự truyền nhiệt trong vành nhật giống như trong chất lỏng, với các dòng rối loạn chuyển nhiệt từ vùng rộng hơn sang các khu vực nhỏ hơn. Số khác lại nghĩ rằng các sóng từ trường từ bề mặt Mặt Trời liên tục dao động và truyền nhiệt lên khí quyển, hoặc nhiệt độ cao liên quan đến sự bất ổn của các hạt vật chất.

Năm 1988, nhà vật lý thiên văn học Eugene Parker đưa ra một giả thuyết thú vị. Ông cho rằng các chuyển động đối lưu trên bề mặt Mặt Trời có thể làm rối các đường sức từ trường kéo dài lên vùng vành nhật, tích trữ năng lượng từ trường ở đó. Khi các đường sức từ này bị đứt và kết nối lại, năng lượng được giải phóng sẽ làm nóng vành nhật lên tới nhiệt độ cao, gây ra các “bùng nổ nhỏ” (nanoflares).

Giả thuyết của Parker hợp lý nhưng thiếu dữ liệu để kiểm chứng. Cách nghiên cứu Mặt Trời trước đây không đủ để giải quyết vấn đề này.

Năm 2005, một bước ngoặt đã đến. Các nhà khoa học Mặt Trời và gió mặt trời tập hợp lại để chia sẻ dữ liệu từ các kính thiên văn, tên lửa, vệ tinh ESA SOHO và các vệ tinh khác của NASA. Mục tiêu là kết hợp các nghiên cứu để giải mã bí ẩn về nhiệt độ cao của vùng vành nhật và quá trình nó đẩy nhanh gió mặt trời.