Giải mã hiện tượng phát sáng xanh trên mặt trăng sao Mộc

Nghiên cứu mới cho thấy tác động của bức xạ là nguyên nhân khiến Mặt trăng băng giá Europa của sao Mộc tự phát sáng xanh trong bóng tối.

Europa là vệ tinh tự nhiên thứ sáu của sao Mộc, tính theo quỹ đạo từ trong ra ngoài. Nó nhỏ hơn một chút so với Mặt trăng của Trái đất và được cho là có thể chứa một đại dương ngầm khổng lồ "bao phủ toàn cầu" bên dưới bề mặt đóng băng.

Trong quỹ đạo quay quanh sao Mộc, Europa nhận một lượng bức xạ lớn do bị "bắn phá" liên tục cả ngày lẫn đêm bởi các hạt năng lượng cao như electron. Khi những hạt này đập vào bề mặt, bức xạ tác động lên đại dương băng giá của Mặt trăng khiến nó phát sáng xanh trong bóng tối.

Mô phỏng Mặt trăng Europa phát sáng xanh khi không có ánh phản chiếu từ Mặt trời. (Ảnh: NASA).

Trong một nghiên cứu mới xuất bản hôm 9/11, các nhà khoa học từ Phòng thí nghiệm Sức đẩy Phản lực của NASA đã lần đầu tiên mô tả chi tiết về sự phát sáng trên Europa và điều đó có thể tiết lộ gì về thành phần của băng trên bề mặt thiên thể.

Các hợp chất muối khác nhau phản ứng khác nhau với bức xạ và phát ra tia sáng độc đáo của riêng chúng. Bằng mắt thường, ánh sáng này đôi khi trông hơi xanh lục, đôi khi lại có màu xanh lam hoặc trắng. Mức độ sáng cũng khác nhau tùy thuộc vào chất liệu của nó.

Nhóm nghiên cứu đã sử dụng một quang phổ kế để tách ánh sáng thành các bước sóng và kết nối những quang phổ riêng biệt với thành phần khác nhau của băng. Phương pháp tiếp cận này cho phép các nhà thiên văn học biết được Europa trông như thế nào khi không nhận được ánh sáng phản chiếu từ Mặt trời.

Các nghiên cứu trước đây đã chỉ ra rằng bề mặt của Europa được tạo thành từ hỗn hợp của băng và các hợp chất muối thường được biết đến trên Trái đất, chẳng hạn như magie sunfat (muối Epsom) và natri clorua (muối ăn). Nghiên cứu mới cho thấy việc kết hợp những loại muối này vào nước đá trong điều kiện bức xạ lớn như trên bề mặt Europa sẽ tạo ra ánh sáng.

Tác giả chính của nghiên cứu Murthy Gudipati giải thích sự phát sáng này là do các hạt electron có thể đi xuyên qua bề mặt băng, cung cấp năng lượng bức xạ có các phân tử ở phía dưới. Khi các phân tử đó giãn ra, chúng giải phóng năng lượng dưới dạng ánh sáng có thể nhìn thấy.

Gudipati cùng các cộng sự đã chế tạo một công cụ độc đáo được gọi là phòng băng ICE-HEART để mô phỏng môi trường bức xạ trên bề mặt Europa. Họ đưa ICE-HEART đến một cơ sở electron năng lượng cao ở Gaithersburg, Mỹ và bắt đầu thí nghiệm xem vật chất hữu cơ bên dưới bề mặt băng của Europa sẽ phản ứng như thế nào với các vụ nổ bức xạ.

"Mỗi khi thử với một thành phần băng mới, ánh sáng phát ra khác hẳn. Phân tích bằng quang phổ kế cho thấy mỗi loại băng có một quang phổ khác nhau, trong đó băng từ hợp chất muối natri clorua cho mức độ phát sáng thấp hơn đáng kể", đồng tác giả của nghiên cứu Bryana Henderson cho hay.

Mặt trăng của Trái đất có thể nhìn thấy trên bầu trời đêm là vì một mặt của thiên thể phản chiếu ánh sáng từ Mặt trời, nhưng sự phát sáng của Europa là do một cơ chế hoàn toàn khác. Ngay cả mặt bị che khuất của nó cũng có thể phát sáng liên tục.

Mặc dù không phải là sứ mệnh tìm kiếm sự sống, công trình nghiên cứu của Gudipati cùng các cộng sự đã bổ sung nhiều thông tin chi tiết về thành phần bề mặt của Europa. Điều này giúp ích rất nhiều trong nỗ lực tìm hiểu khả năng hỗ trợ sự sống của thiên thể, cũng như giúp các nhà khoa học hiểu rõ hơn về cách sự sống hình thành và phát triển trên Trái đất.

• Kì dị loài kiến thích “sưu tầm” đầu loài kiến khác để… trang trí tổ
• Sửng sốt khi nước sông bất ngờ chuyển sang màu lạ chỉ sau một đêm
• Sự thật đáng sợ: chúng ta sẽ ra sao nếu không có GPS?