Mục tiêu chinh phục Mặt Trời của NASA

23:41 26/05/2024

5 phút đọc

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.

Mục tiêu chinh phục Mặt Trời của NASA - Techlade

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.

Các nhà khoa học đã nghiên cứu Mặt Trời từ lâu nhưng vẫn còn nhiều bí ẩn chưa được giải đáp. Qua dữ liệu từ tàu vũ trụ SOHO, chúng ta biết trường điện từ Mặt Trời biến đổi nhiều hơn dự kiến, và các hạt gió Mặt Trời có thành phần lạ. Điều này gợi ý rằng hoạt động từ trường nào đó trong khí quyển Mặt Trời (corona) tạo ra gió Mặt Trời và làm nóng corona, nhưng chúng ta chưa có mô hình nào để giải thích chính xác.

Mục tiêu chinh phục Mặt Trời của NASA - Techlade

Năm 2017, NASA phóng tàu thăm dò Parker Solar Probe, đặt theo tên nhà khoa học Eugene Parker – người đã lý giải về hiện tượng này từ năm 1988. Tàu Parker bay nhiều vòng quanh Mặt Trời, tận dụng sao Kim để di chuyển gần hơn. Tháng 4 năm 2021, tàu Parker chạm tới corona lần đầu tiên, trở thành tàu vũ trụ bay gần Mặt Trời nhất và là vật thể nhân tạo bay nhanh nhất.

Các quan sát của tàu Parker giúp chúng ta hiểu rõ hơn về quá trình làm nóng corona Mặt Trời. Gió Mặt Trời từ xa nhìn như chất lỏng rối loạn, nhưng ở gần Mặt Trời, nó lại có cấu trúc phản ánh bề mặt Mặt Trời. Gió Mặt Trời thổi ra thành luồng, khớp với kích thước các hạt trên bề mặt Mặt Trời – nơi tập trung từ trường.

Tàu Parker đã bay xuyên qua các luồng gió này và phát hiện ra dấu hiệu của hoạt động từ trường, chỉ ra nguồn nhiệt của corona. Hiện tượng này được gọi là “switchbacks” – cấu trúc hình chữ S do sự đảo ngược cục bộ của từ trường. Các nhà khoa học tin rằng “switchbacks” hình thành khi các vòng từ trường đóng va chạm và kết nối với các vòng mở. Giống như nút bần mở ra giải phóng áp lực trong chai champagne, sự kết nối lại của các vòng từ trường giải phóng năng lượng và vật chất Mặt Trời ra ngoài vũ trụ, làm nóng corona và đẩy nhanh các hạt trong gió Mặt Trời.

Hiện nay, các nhà khoa học dần thống nhất với lý giải của Eugene Parker đưa ra từ năm 1988: nhiệt độ cao của corona phụ thuộc vào từ trường ở quy mô nhỏ. Các hạt lưu thông trên bề mặt Mặt Trời tập trung từ trường ở các cạnh, dẫn đến một chuỗi phản ứng từ trường trong khí quyển, tạo ra gió Mặt Trời siêu thanh và nhiệt độ hàng triệu độ mà chúng ta quan sát được.

Cuối năm nay, tàu Parker Solar Probe sẽ tiếp tục sứ mệnh xô đổ kỷ lục của chính nó, bay gần Mặt Trời hơn nữa để tìm kiếm câu trả lời cho những bí ẩn còn sót lại của Mặt Trời.

Chia sẻ bài viết:

Từ khoá:

Nhận xét (0)

Bài viết liên quan

ĐĂNG KÝ NHẬN TIN

NGAY HÔM NAY

Đăng ký để nhận thông tin sớm nhất về những câu chuyện nóng hổi hiện nay trên thị trường, công nghệ được cung cấp hàng ngày.

    Bằng cách nhấp vào “Đăng ký”, bạn chấp nhận Điều khoản dịch vụ và Chính sách quyền riêng tư của chúng tôi. Bạn có thể chọn không tham gia bất cứ lúc nào.