Tàu vũ trụ Juno bay vòng quanh không gian Sao Mộc là món quà khoa học hành tinh liên tục được trao tặng. Mặc dù dành nhiều thời gian trong vành đai bức xạ mạnh (và gây hại) của Sao Mộc, các thiết bị của tàu vũ trụ vẫn hoạt động khá tốt ở đó. Trong quá trình này, chúng đang nhìn vào các đỉnh mây của Sao Mộc và nhìn xuống bên dưới bề mặt của vệ tinh núi lửa Io.

Các thành viên trong nhóm khoa học của Juno đã nói về những khám phá của tàu vũ trụ này tại một cuộc họp ở Vienna, Áo, vào ngày 29 tháng 4. "Mọi thứ về Sao Mộc đều cực đoan", nhà nghiên cứu chính của Juno, Scott Bolton cho biết. "Hành tinh này là nơi có những cơn lốc xoáy cực lớn hơn cả Úc, các luồng phản lực dữ dội, thiên thể núi lửa nhất trong hệ mặt trời của chúng ta, cực quang mạnh nhất và các vành đai bức xạ khắc nghiệt nhất. Khi quỹ đạo của Juno đưa chúng ta đến các khu vực mới của hệ thống phức tạp của Sao Mộc, chúng ta sẽ có cái nhìn gần hơn về năng lượng khổng lồ mà hành tinh khí khổng lồ này nắm giữ".

Các nghiên cứu gần đây mà nhóm báo cáo đã được tiến hành bằng một số thiết bị, bao gồm Máy đo bức xạ vi sóng (MWR), Máy lập bản đồ cực quang hồng ngoại của Sao Mộc (JIRAM) và Cảm biến sóng vô tuyến và plasma (WAVES). Vì Juno nằm trên quỹ đạo thay đổi nên các nhà khoa học có thể tiếp tục nhận được thông tin về mọi khía cạnh của hành tinh và các vệ tinh của nó. Bolton cho biết: “Một trong những điều tuyệt vời về Juno là quỹ đạo của nó luôn thay đổi, điều đó có nghĩa là chúng tôi có được một điểm quan sát mới mỗi lần thực hiện chuyến bay khoa học”. “Trong nhiệm vụ mở rộng, điều đó có nghĩa là chúng tôi sẽ tiếp tục đi đến nơi mà chưa có tàu vũ trụ nào từng đến trước đây, bao gồm cả việc dành nhiều thời gian hơn ở các vành đai bức xạ hành tinh mạnh nhất trong hệ mặt trời. Điều đó hơi đáng sợ, nhưng chúng tôi đã chế tạo Juno giống như một chiếc xe tăng và đang tìm hiểu thêm về môi trường khắc nghiệt này mỗi lần chúng tôi đi qua nó”.

Thăm dò các đám mây của Sao Mộc

MWR và JIRAM về cơ bản cung cấp các đầu dò nhiệt độ của các đám mây trên Sao Mộc và cơn lốc hoạt động núi lửa trên Io. Vào đầu năm 2023, các thiết bị vô tuyến của Juno bắt đầu gửi tín hiệu vô tuyến giữa Trái Đất và Juno qua các đám mây của Sao Mộc. Khi các tín hiệu vô tuyến đi qua, các lớp khí quyển "bẻ cong" các sóng. Các nhà khoa học đo "độ cong" và có được thông tin chính xác về nhiệt độ và mật độ của các khí trong bầu khí quyển Sao Mộc.

Các cuộc thăm dò che khuất vô tuyến cho thấy khu vực mũ tầng bình lưu cực bắc của Sao Mộc có nhiệt độ khá dễ chịu là 11 độ C (khoảng 51 độ F). Khu vực này được bao quanh bởi những cơn gió tốc độ cao với tốc độ 161 km/giờ (100 dặm/giờ). Ngoài ra, JunoCam và JIRAM của Juno đã quan sát chuyển động của một cơn lốc xoáy cực khổng lồ, cùng với tám cơn lốc xoáy nhỏ hơn quay quanh nó. Chúng dường như bám vào vùng cực, mặc dù chúng có xu hướng trôi dạt và di chuyển về phía các cực theo chu kỳ. Khi chúng di chuyển cùng nhau, chúng tương tác và chậm lại theo thời gian. Trên Trái Đất, hầu hết các cơn lốc xoáy cũng trôi dạt về các cực, nhưng tan rã khi chúng mất khả năng tiếp cận không khí ẩm và nhiệt độ ấm áp thường duy trì chúng. Mô hình khí quyển dựa trên các hoạt động xoáy thuận của Sao Mộc có thể giúp giải thích cách các cơn bão tương tự hoạt động trên Trái Đất và các hành tinh khác.

“Những lực cạnh tranh này khiến các cơn lốc xoáy 'nảy' ra nhau theo cách gợi nhớ đến lò xo trong một hệ thống cơ học”, Yohai Kaspi, đồng điều tra viên Juno từ Viện Khoa học Weizmann ở Israel cho biết. “Tương tác này không chỉ ổn định toàn bộ cấu hình mà còn khiến các cơn lốc xoáy dao động quanh vị trí trung tâm của chúng, khi chúng trôi chậm về phía tây, theo chiều kim đồng hồ, quanh cực”.

Đào sâu vào Io

Mọi người đều biết về Io, hành tinh có hoạt động núi lửa mạnh nhất trong hệ mặt trời. Nó quay quanh Sao Mộc nằm bên trong vành đai bức xạ mạnh của Sao Mộc, và các núi lửa của nó phun ra các vật liệu kết thúc trong các vành đai đó. Vì vậy, thật hợp lý khi nhóm Juno sử dụng mọi thứ có thể để tìm hiểu thêm về hoạt động núi lửa đó. Bao gồm các thiết bị MWR và JIRAM, kết hợp để chụp ảnh hồng ngoại và đo nhiệt độ của Io trên và dưới bề mặt.

“Nhóm khoa học Juno thích kết hợp các tập dữ liệu rất khác nhau từ các thiết bị rất khác nhau và xem chúng tôi có thể học được gì”, Shannon Brown, một nhà khoa học Juno tại Phòng thí nghiệm Động cơ phản lực của NASA ở Nam California cho biết. “Khi chúng tôi kết hợp dữ liệu MWR với hình ảnh hồng ngoại của JIRAM, chúng tôi đã rất ngạc nhiên trước những gì chúng tôi thấy: bằng chứng về magma vẫn ấm chưa đông cứng bên dưới lớp vỏ nguội của Io. Ở mọi vĩ độ và kinh độ, đều có các luồng dung nham nguội”.

Io dường như tự sắp xếp lại theo thời gian thông qua hoạt động núi lửa dữ dội của nó. Hoạt động này làm nứt bề mặt và phủ lên nó một lớp dung nham, thường được mô tả là "tự lộn ngược từ trong ra ngoài". Các nhà khoa học hành tinh cần nhiều thông tin hơn về sự khuấy động liên tục này. Dữ liệu Juno cho thấy khoảng 10 phần trăm bề mặt có tàn dư của dung nham nguội chậm nằm ngay bên dưới bề mặt rắn và nó hoạt động giống như bộ tản nhiệt ô tô, truyền nhiệt từ bên trong ra bề mặt trước khi nguội đi. Ngoài ra, dữ liệu JIRAM cho thấy bằng chứng về vụ phun trào mạnh mẽ nhất mà Io từng trải qua cho đến nay. Nó xảy ra vào cuối năm 2024 và tiếp tục phun dung nham và tro bụi ra khắp bề mặt. Các quan sát sắp tới vào ngày 6 tháng 5 sẽ tiết lộ liệu vụ phun trào có đang diễn ra hay không.

Juno tiếp tục

Nhiệm vụ Juno đã thăm dò hệ thống Sao Mộc từ năm 2016. Ban đầu, nhiệm vụ này được lên kế hoạch kết thúc vào năm 2017. Tuy nhiên, hiện tại, nhiệm vụ này đang trong giai đoạn mở rộng đến tháng 9 năm 2025. Cuối cùng, quỹ đạo của nó sẽ suy yếu do lực hấp dẫn mạnh của Sao Mộc. Điều đó sẽ kéo tàu vũ trụ vào và cuối cùng nó sẽ biến mất trong bầu khí quyển Sao Mộc. Dữ liệu từ nhiệm vụ này sẽ giúp hướng dẫn các chuyến thăm Sao Mộc trong tương lai của các tàu vũ trụ như Jupiter Icy Moons Explorer (JUICE) và Europa Clipper, dự kiến ​​sẽ đến mục tiêu vào năm 2030.