Kính viễn vọng không gian James Webb vừa có những quan sát đặc biệt về Titan, mặt trăng lớn nhất của sao Thổ, hé lộ nhiều điều thú vị về bầu khí quyển và các đám mây kỳ lạ của nó. Những khám phá này mở ra những hướng nghiên cứu mới về khả năng tồn tại sự sống trên các hành tinh khác.
Titan: Một Thế Giới Kỳ Lạ Giống Trái Đất
Titan là một thiên thể độc đáo, có nhiều đặc điểm tương đồng với Trái Đất. Bề mặt của Titan được bao phủ bởi băng nước, sông, biển chứa đầy metan và các hydrocarbon khác. Bầu khí quyển dày đặc, nhiều sương mù và lác đác những đám mây metan càng làm tăng thêm sự bí ẩn của mặt trăng này.
Quan Sát của Kính Viễn Vọng James Webb
Theo nhà thiên văn học Conor Nixon tại Trung tâm Bay Vũ trụ Goddard của NASA, kính viễn vọng James Webb đã dành tổng cộng 15 giờ để quan sát Titan. Mục tiêu chính của nhóm nghiên cứu là khám phá khí quyển của Titan, lập bản đồ sự phân bố sương mù và xác định những loại khí mới.
Dữ liệu thu được từ kính viễn vọng James Webb đã khiến các nhà khoa học bất ngờ. Họ phát hiện hai đám mây lớn, một trong số đó nằm trên Kraken Mare, biển lớn nhất của Titan. Các nhà nghiên cứu nhanh chóng lên kế hoạch theo dõi sự thay đổi của các đám mây này theo thời gian.
Phối Hợp Quan Sát với Đài Quan Sát Keck
Để xác minh và nghiên cứu sâu hơn về các đám mây trên Titan, nhóm của Nixon đã liên hệ với đài quan sát Keck ở Hawaii. Chỉ hai ngày sau khi James Webb quan sát, đài quan sát Keck cũng hướng kính thiên văn về Titan. Các nhà khoa học rất vui mừng khi nhận thấy các đám mây vẫn ở đúng vị trí, mặc dù có vẻ như chúng đã thay đổi hình dạng.
Theo nhà thiên văn học Imke de Pater tại Đại học California, những quan sát này rất quan trọng để hiểu rõ hơn về động lực học khí quyển của Titan.
Sự Gia Tăng Hoạt Động Mây và Nghiên Cứu Khí Quyển
Các nhà khoa học cho rằng hoạt động mây trên Titan đang gia tăng do bán cầu Bắc của nó đang trải qua mùa hè, nhận được nhiều bức xạ mặt trời hơn. Những đám mây này được chụp lại bằng camera cận hồng ngoại (NIRCam) của James Webb. NIRCam là một công cụ mạnh mẽ, có khả năng chụp ảnh mục tiêu ở nhiều bước sóng ánh sáng khác nhau, cho phép nhóm nghiên cứu phân tách các vùng khí quyển thấp hơn.
Ngoài NIRCam, các nhà nghiên cứu cũng đang phân tích dữ liệu từ máy quang phổ cận hồng ngoại (NIRSpec), giúp phân tách ánh sáng phản xạ từ khí quyển và đo số lượng ánh sáng ở mỗi bước sóng. Thiết bị hồng ngoại trung (MIRI) cũng sẽ được sử dụng để quan sát lớp sương mù của Titan trong năm 2023, tăng cường hiểu biết về thành phần hóa học của khí quyển.
Dự Án Dragonfly: Tìm Kiếm Sự Sống Trên Titan
Những quan sát về Titan đặc biệt quan trọng, nhất là khi NASA đang phát triển dự án Dragonfly, một máy bay không người lái sẽ bay qua bầu khí quyển dày đặc của Titan. Titan được xem là có điều kiện tương tự Trái Đất 4 tỷ năm trước, do đó, đây là một nơi lý tưởng để tìm kiếm nguồn gốc và dấu hiệu của sự sống.
Dự án Dragonfly, nếu thành công, có thể hé lộ quá trình sự sống hình thành trên Trái Đất và cung cấp những dữ liệu quý báu cho việc tìm kiếm sự sống ngoài hành tinh. Dự án này nằm trong chương trình New Frontiers của NASA, tập trung vào việc tìm hiểu cách các điều kiện hóa học mở đường cho sự phát triển của các tổ chức sinh học.
Bề Mặt và Thành Phần Hóa Học Độc Đáo của Titan
Titan từ lâu đã được các nhà khoa học quan tâm bởi khả năng hỗ trợ sự sống vi sinh vật. Địa hình của nó bao gồm các đụn cát và vùng nước chứa các hợp chất hydrocarbon như metan và ethan lỏng. Bề mặt của Titan cấu tạo từ băng cứng như đá, bên dưới lớp vỏ là nguồn dự trữ nước lỏng được cho là có cùng nhiệt độ với các vùng nước nông ở Thái Bình Dương.
Thành phần hóa học hữu cơ của Titan bao gồm những phân tử phức tạp, có thể là nền tảng cho sự phát triển của sự sống.
Chi Tiết Về Dự Án Dragonfly
Dự án Dragonfly có ngân sách 850 triệu USD, không bao gồm chi phí phóng và vận hành. Dự kiến, tàu thăm dò sẽ được phóng vào năm 2026 và đến Titan vào năm 2034 sau hành trình 1,6 tỷ km.
Tàu vũ trụ Dragonfly kết hợp giữa máy bay không người lái và thiết bị đổ bộ, được thiết kế để tận dụng trọng lực và khí động học tương tự Trái Đất của Titan. Máy bay được trang bị 4 cánh quạt kép và hoạt động nhờ năng lượng hạt nhân, sử dụng máy phát nhiệt điện đồng vị phóng xạ thay vì ánh sáng mặt trời, do bầu khí quyển của Titan quá dày.
Tàu sẽ mang theo nhiều thiết bị khoa học để phát hiện các chất hữu cơ phức tạp và dấu hiệu sinh học. Dragonfly cũng có khả năng đo hoạt động địa chấn, khám phá đại dương bên dưới lớp vỏ Titan. Với khả năng bay hàng chục km trong chưa đầy một giờ, Dragonfly có thể khám phá hàng trăm km vuông bề mặt Titan trong vòng 2 năm.
Các Sứ Mệnh Khám Phá Titan Trước Đây
Trước Dragonfly, NASA đã thực hiện sứ mệnh Cassini, bay quanh sao Thổ trong 13 năm, thực hiện 126 lần bay ngang qua Titan. Cassini đã cung cấp những thông tin quan trọng về các đặc điểm và cấu trúc của Titan. Tàu thăm dò Huygens cũng đã từng hạ cánh xuống Titan, nhưng chỉ thực hiện được cuộc điều tra trong bầu khí quyển do những hạn chế về khả năng chịu đựng các yếu tố ngoại cảnh.
Dragonfly sẽ là tàu thăm dò đầu tiên hạ cánh trên bề mặt Titan và phân tích trực tiếp các thành phần hóa học trên bề mặt mặt trăng này.
Mục Tiêu của Dự Án Dragonfly
Sứ mệnh Dragonfly sẽ tập trung vào việc quan sát các đặc tính sinh học và hóa học của Titan, thu thập bằng chứng về sự sống tiềm ẩn dưới các hồ metan lỏng. Các nghiên cứu khác cũng sẽ được thực hiện để xem liệu điều kiện của Titan có phù hợp với môi trường sống của con người hay không.
Quản lý của NASA cho biết Dragonfly sẽ là thiết bị đổ bộ dạng máy bay không người lái đầu tiên có thể bay hơn 160km qua bầu khí quyển dày đặc của Titan. Các thiết bị của Dragonfly sẽ đánh giá các thành phần hóa học hữu cơ và dấu vết của sự sống trong quá khứ hoặc hiện tại, mở ra những khám phá mới về vũ trụ và tiềm năng của sự sống.
Kết Luận
Những khám phá mới từ kính viễn vọng James Webb và dự án Dragonfly hứa hẹn sẽ mang đến những hiểu biết sâu sắc hơn về Titan, một thế giới bí ẩn và có nhiều tiềm năng về sự sống. Titan không chỉ là một mặt trăng kỳ lạ của sao Thổ, mà còn là một cánh cửa để chúng ta khám phá nguồn gốc và sự phát triển của sự sống trong vũ trụ.