Khi phân tích dữ liệu từ sứ mệnh Cassini–Huygens mission, các nhà khoa học đã phát hiện một đặc điểm bất ngờ trong từ quyển của hành tinh này. Theo nhóm nghiên cứu, kết quả cho thấy các hành tinh khổng lồ tuân theo những quy luật khác với Trái Đất về cách từ quyển vận hành.

Nghiên cứu được công bố trên Nature Communications, với sự tham gia của Licia Ray và Sarah Badman từ Đại học Lancaster, cùng Chris Arridge.

Tàu Cassini được phóng để nghiên cứu Sao Thổ cùng hệ thống vành đai, các mặt trăng và môi trường không gian xung quanh. Đây là dự án hợp tác giữa NASA, European Space Agency và Italian Space Agency, hoạt động quanh Sao Thổ từ năm 2004 đến 2017.

Phát hiện mới củng cố giả thuyết lâu nay rằng tốc độ quay cực nhanh của các hành tinh lớn như Saturn có thể lấn át ảnh hưởng của gió Mặt Trời—dòng hạt mang điện từ Sun—trong việc định hình từ quyển của chúng.

Từ quyển là vùng không gian quanh một hành tinh, nơi từ trường của nó bảo vệ khỏi gió Mặt Trời. Tuy nhiên, gần hai cực tồn tại các “cửa mở” hình phễu gọi là vùng cusp, nơi các hạt mang điện có thể xâm nhập vào khí quyển.

Sự dịch chuyển bất ngờ trong cấu trúc từ trường

Nhóm nghiên cứu đã phân tích dữ liệu từ Cassini trong giai đoạn 2004–2010 để xác định vị trí vùng cusp của Sao Thổ. Kết quả cho thấy sự khác biệt rõ rệt so với Trái Đất.

Do tốc độ quay mạnh, Sao Thổ dường như “kéo” vùng cusp lệch khỏi vị trí giữa trưa sang phía buổi chiều. Trung bình, khu vực này nằm trong khoảng 13h đến 15h theo giờ địa phương, thậm chí có thể kéo dài tới 20h. Sự lệch này cho thấy tốc độ quay của hành tinh có thể tái định hình đáng kể môi trường không gian xung quanh.

Sự thay đổi này ảnh hưởng trực tiếp đến cách các nhà khoa học mô hình hóa các quá trình quan trọng như tái kết nối từ trường, gia tốc hạt năng lượng cao và sự hình thành cực quang trên Sao Thổ.

Vì sao Sao Thổ khác Trái Đất?

Earth quay chậm hơn nhiều, với chu kỳ 24 giờ. Từ quyển của Trái Đất chủ yếu được kiểm soát bởi sự cân bằng giữa áp suất gió Mặt Trời và từ trường hành tinh, khiến vùng cusp nằm gần vị trí giữa trưa.

Ngược lại, Sao Thổ hoàn thành một vòng quay chỉ trong khoảng 10,7 giờ. Ngoài ra, từ quyển của nó chứa lượng lớn vật chất ion hóa từ mặt trăng Enceladus. Những yếu tố này khiến từ trường của Sao Thổ và plasma quay nhanh phải đối kháng với gió Mặt Trời theo cách khác biệt.

Theo tiến sĩ Ray, vị trí lệch về buổi chiều của vùng cusp có ý nghĩa quan trọng trong việc giải thích cực quang sáng của Sao Thổ và xác định nơi xảy ra tái kết nối từ trường—một quá trình bùng nổ có thể gia tốc các hạt lên mức năng lượng rất cao.

Phát hiện này cũng cho thấy kho dữ liệu từ Cassini vẫn còn giá trị khoa học lớn, ngay cả hơn 8 năm sau khi sứ mệnh kết thúc, mở ra nhiều cơ hội nghiên cứu mới về môi trường không gian quanh các hành tinh khổng lồ.