Ít ai có thể ngờ rằng, một hiện tượng vật lý bình thường diễn ra ngay trong căn bếp của mỗi gia đình lại là chìa khóa để giải thích một trong những sự kiện khí quyển hùng vĩ nhất Hệ Mặt Trời.
Khi chúng ta mở vòi nước, dòng nước mỏng manh rơi xuống lòng bồn rồi đột ngột dày lên và chậm lại tại một khoảng cách nhất định – hiện tượng này được các nhà vật lý gọi là bước nhảy thủy lực. Theo nghiên cứu mới nhất của nhóm chuyên gia từ Đại học Tokyo, chính cơ chế này đang điều hành một bức tường mây khổng lồ trải dài hàng nghìn kilomet trên Sao Kim.
Mọi chuyện bắt đầu vào năm 2016, khi tàu thăm dò Akatsuki của Cơ quan Thám hiểm Hàng không Vũ trụ Nhật Bản (JAXA) gửi về những bức ảnh gây sửng sốt. Một vệt mây tối màu, dày đặc, kéo dài tới 6.000 km, đang liên tục quét qua khu vực xích đạo của Sao Kim.
Điều kỳ lạ là cấu trúc này không hề tan biến mà di chuyển một cách ổn định xuyên qua các tầng mây dày đặc của hành tinh song sinh với Trái Đất. Trong nhiều năm, nguồn gốc và bản chất của sự xáo trộn khổng lồ này vẫn là một ẩn số đối với giới thiên văn học.
Sao Kim từ lâu đã nổi tiếng với bầu khí quyển khắc nghiệt và kỳ quặc. Điểm đặc trưng nhất là hiện tượng siêu quay, nơi các đám mây di chuyển với tốc độ nhanh gấp 60 lần tốc độ tự quay của hành tinh. Giáo sư Takeshi Imamura, người dẫn đầu nghiên cứu tại Đại học Tokyo, mô tả sự tương quan này giống như một chiếc xe đua Công thức 1 đang chạy vòng quanh một người đi xe đạp. Chính trong môi trường động lực học cực đoan này, bí ẩn về bức tường mây bắt đầu được tháo gỡ thông qua các mô hình mô phỏng chất lưu tiên tiến.
Kết quả nghiên cứu cho thấy, một loại sóng khí quyển gọi là sóng Kelvin di chuyển ở tầng mây thấp của Sao Kim định kỳ rơi vào trạng thái mất ổn định. Khi sự bất ổn này xảy ra, nó tạo ra một điểm nghẽn tương tự như khi dòng nước chảy nhanh gặp phải lực cản trong bồn rửa.
Tốc độ gió giảm đột ngột khiến bầu khí quyển bị dồn toa và tích tụ lại. Lực ép này đẩy một luồng không khí mạnh mẽ theo chiều thẳng đứng, mang theo hơi axit sulfuric lên các tầng cao hơn. Tại đây, hơi axit ngưng tụ và tạo thành một dải mây dày đặc, tạo nên hình ảnh vệt đen khổng lồ mà tàu Akatsuki đã ghi lại.
Phát hiện này có ý nghĩa đặc biệt quan trọng đối với ngành vật lý học. Trong động lực học chất lưu cổ điển, các nhà khoa học thường tách biệt các quá trình di chuyển ngang quy mô lớn với các hiệu ứng dọc cục bộ.
Tuy nhiên, hiện tượng trên Sao Kim cho thấy hai quá trình này có thể tương tác và tạo ra những biến đổi khí quyển ở quy mô toàn cầu. Chúng tôi đã xác định được hiện tượng này, nhưng trong nhiều năm chúng tôi không thể hiểu được nó, Giáo sư Takeshi Imamura thừa nhận về sự phức tạp của vấn đề.
Khám phá của nhóm nghiên cứu không chỉ dừng lại ở Sao Kim. Các điều kiện tương tự tạo nên bước nhảy thủy lực có thể tồn tại trong bầu khí quyển của các hành tinh khác trong Hệ Mặt Trời, bao gồm cả Sao Hỏa.
Việc hiểu rõ cách thức vận hành của các dòng khí quyển ngoại hành tinh sẽ là tiền đề quan trọng cho các sứ mệnh thám hiểm không gian trong tương lai, giúp con người dự báo chính xác hơn về thời tiết và môi trường trên những thế giới xa xôi. Khi các thiết bị quan sát ngày càng tinh vi, những hiện tượng tưởng chừng đơn giản trong cuộc sống hàng ngày lại đang tiếp tục soi sáng những bí ẩn vĩ đại nhất của vũ trụ.
Nguồn: GenK