Mười lăm năm Radar tiết lộ những sự thật cơ bản nhất về sao Kim

0
215

Bầu khí quyển nặng của sao Kim kéo bề mặt hành tinh đủ để thay đổi độ dài trong ngày của nó dao động lên đến 21 phút trong 15 năm theo dõi.

Bầu khí quyển của Sao Kim, được chụp bởi Mariner 10 ở trên, nặng đến mức thay đổi độ dài của một ngày Sao Kim. Nhà cung cấp hình ảnh: NASA / JPL-Caltech
Bởi Kimberly MS Cartier 1 tháng 6 năm 2021

Các nhà khoa học nghiên cứu về các hành tinh đồng ý rằng một ngày sao Kim dài hơn một chút so với 243 ngày Trái đất, nhưng trong nhiều thập kỷ, các phép đo của họ đã không thống nhất về số phút và giây bổ sung. Hơn nữa, những phép đo đó không đủ chính xác để suy ra các tính chất cơ bản khác của Sao Kim, như độ dài của một ngày thay đổi như thế nào, độ nghiêng khi quay của hành tinh so với mặt phẳng quỹ đạo của nó và tuế sai của độ nghiêng đó. Nếu không có những giá trị chính xác này, một chiếc tàu đang cố gắng hạ cánh trên sao Kim có thể lệch khu vực mục tiêu của nó tới 30 km.

Trong một bài báo gần đây trên tạp chí Nature Astronomy, các nhà thiên văn học đã sử dụng các phép đo radar trong 15 năm để tiết lộ một vài trong số những đặc tính cơ bản này của hành tinh láng giềng gần nhất của chúng ta mà lâu nay vẫn khó nắm bắt. Nhóm nghiên cứu cũng giải thích lý do tại sao những thuộc tính này rất khó bị xác định trước đây. Để thực hiện nghiên cứu này, nhóm nghiên cứu đã liên tục ping bề mặt Sao Kim bằng các đợt sóng vô tuyến truyền qua và lắng nghe sự trở lại của các sóng phản xạ.

“Chúng tôi thấy Sao Kim như một quả cầu disco khổng lồ,” tác giả chính Jean-Luc Margot, một nhà thiên văn học tại Đại học California, Los Angeles, cho biết trong một tuyên bố. Ăng-ten vô tuyến dài 70 mét tại Tổ hợp Truyền thông Không gian Sâu Goldstone(là một trạm vệ tinh mặt đất nằm ở Sa mạc Mojave ở gần Barstow của California) ở California đóng vai trò như đèn pin và bề mặt của Sao Kim hoạt động giống như hàng triệu gương phản xạ nhỏ. “Chúng tôi chiếu sáng nó bằng một đèn pin cực mạnh — sáng hơn khoảng 100.000 lần so với đèn pin thông thường của bạn. Và nếu chúng ta theo dõi phản xạ từ quả cầu disco, chúng ta có thể suy ra các thuộc tính về độ xoáy [của nó].”

Câu trả lời như một làn gió thoảng

Các nhà nghiên cứu đã cẩn thận đo thời gian của các sóng quay trở lại bằng hai kính thiên văn vô tuyến: Goldstone ở California và Green Bank Telescope ở Tây Virginia. Mỗi phản xạ mang lại một phép đo tốc độ quay của Sao Kim và độ nghiêng trục quay tại thời điểm phản xạ. Với những phép đo này, họ phát hiện ra rằng trục quay của Sao Kim nghiêng 2,6392° so với mặt phẳng quỹ đạo của nó và độ nghiêng đó xử lý một lần sau mỗi 29.000 năm Trái đất, lâu hơn 3.000 năm so với chu kỳ quay của Trái đất. Các phép đo này chính xác hơn 5–15 lần so với những gì đạt được từ sứ mệnh Magellan của NASA tới Sao Kim, kết thúc vào năm 1994 và đã cung cấp các phép đo radar chính xác nhất trước nghiên cứu này.

Độ nghiêng của trục quay của một hành tinh (mũi tên đen) so với mặt phẳng quỹ đạo của nó (lưới màu xám) thay đổi hướng trong hàng nghìn năm giống như một đỉnh từ từ lắc lư. Trên sao Kim, tuế sai này (vòng tròn màu xanh) mất 29.000 năm và độ nghiêng của nó thẳng đứng hơn so với Trái đất. Nhà cung cấp hình ảnh: NASA / JPL-Caltech

Họ phát hiện ra rằng độ dài trung bình trong 15 năm của ngày trên sao Kim là 243,0226 ngày trên Trái đất (243 ngày, 32 phút và 30 giây). Hơn nữa, nhóm nghiên cứu phát hiện ra rằng các phép đo riêng của họ về độ dài của một ngày sao Kim thay đổi khoảng 3 phút khi đo vào các ngày Trái đất liên tiếp và lên đến 21 phút trong thời gian nghiên cứu 15 năm. (Độ dài ngày của Trái đất thay đổi trung bình khoảng 4 mili giây trong vòng 20 năm.) “Điều đó có thể giải thích tại sao các ước tính trước đây không thống nhất với nhau”, Margot nói.

Động lượng cần thiết để thay đổi tốc độ quay của Sao Kim một lượng lớn như vậy chỉ có thể được cung cấp bởi bầu khí quyển dày của hành tinh. Momentum truyền từ bầu khí quyển của Trái đất có thể làm sai lệch độ dài của một ngày tối đa là vài mili giây, nhưng khí quyển của Sao Kim có khối lượng gấp 100 lần Trái đất và 180 lần động lượng. Các xoay bầu không khí nhớt nhanh hơn so với phần còn lại của hành tinh này không, và vì nó sloshes xung quanh, nó trao đổi đà với bề mặt bên dưới và thay đổi tốc độ quay của bề mặt.

Bằng cách tiếp tục nghiên cứu sự trao đổi động lượng giữa bầu khí quyển và bề mặt thay đổi tốc độ quay của hành tinh như thế nào, các nhà khoa học hành tinh sẽ hiểu rõ hơn về cấu trúc bên trong của Sao Kim, chẳng hạn như liệu nó có lõi lỏng hay rắn và hành tinh hình thành như thế nào và phát triển.

Năm sự thật nhanh NASA và các cơn bão

Nguồn:

_https://eos.org/articles/fifteen-years-of-radar-reveal-venuss-most-basic-facts

 

Bình luận bằng Facebook

comments