Hiện tượng bất thường quanh sao Thiên Vương - manh mối sự sống ngoài Trái đất?

Cụ thể, thay vì mặt dẫn đầu sáng hơn như đã quan sát thấy ở nhiều vệ tinh trong hệ Mặt trời, thì một số mặt trăng lại cho thấy mặt kéo theo của chúng có độ phản xạ ánh sáng cao hơn. Phát hiện này đặt ra những câu hỏi mới về từ trường, bức xạ và môi trường vật chất quanh hành tinh thứ 7 từ Mặt trời.

Kính Hubble phát hiện vệ tinh sao Thiên Vương sáng bất thường, gợi ý môi trường đặc biệt và khả năng tồn tại đại dương ngầm - Ảnh: NASA

Theo Live Science, bằng việc sử dụng khả năng quan sát trong phổ cực tím của kính viễn vọng không gian Hubble, các nhà nghiên cứu đã tập trung khảo sát bốn trong số 5 vệ tinh lớn của sao Thiên Vương: Ariel, Umbriel, Titania và Oberon. Đây là những thiên thể có đường kính từ 472 - 1.578km, với bề mặt băng giá và đều bị khóa thủy triều, nghĩa là chúng luôn giữ cùng một mặt hướng về sao Thiên Vương trong suốt chu kỳ quỹ đạo, tương tự như Mặt trăng quay quanh Trái đất.

Trong hệ thống như vậy, phần mặt trăng hướng về phía trước (mặt dẫn đầu) khi di chuyển quanh hành tinh thường được kỳ vọng là sẽ sáng hơn. Giải thích cho hiện tượng này là các electron từ từ quyển của hành tinh, tức là khu vực bị ảnh hưởng bởi từ trường hành tinh, tích tụ ở mặt kéo theo, khiến khu vực này hấp thụ nhiều bức xạ hơn và do đó trông "tối hơn" trong quan sát cực tím.

Tuy nhiên, dữ liệu thu được từ Hubble cho thấy điều ngược lại. Với Titania và Oberon, mặt sau tức mặt kéo theo, mới là phần sáng hơn rõ rệt. Trong khi đó, Ariel và Umbriel cũng không cho thấy sự chênh lệch độ sáng phù hợp với các mô hình dự đoán trước đó.

Hiện tượng này có thể phần nào bắt nguồn từ bản chất đặc biệt của từ trường sao Thiên Vương. Hành tinh này có trục nghiêng 98 độ, khiến từ quyển của nó hoạt động không theo hướng thông thường như ở Trái đất hay các hành tinh khác. Các vệ tinh của sao Thiên Vương quay quanh đường xích đạo của hành tinh, nhưng trục từ lại lệch đáng kể so với trục quay, tạo ra các góc tiếp xúc phức tạp khi mặt trăng di chuyển qua từ quyển ở góc xấp xỉ 59 độ.

Đáng lưu ý, phần lớn kiến thức hiện tại về từ quyển sao Thiên Vương vẫn dựa trên dữ liệu có được từ tàu thăm dò Voyager 2, thiết bị duy nhất từng tiếp cận hành tinh này ở cự ly gần vào năm 1986. Những dị thường từ trường ghi nhận khi đó khiến việc xác định cường độ và hình thái từ quyển trở nên khó đoán.

Richard Cartwright, nhà khoa học hành tinh tại Đại học Johns Hopkins (Mỹ) và là người đứng đầu nghiên cứu, thừa nhận rằng, với những hiểu biết hiện nay, rất khó xác định mức độ ảnh hưởng thực sự của từ trường đối với các vệ tinh. Nhóm nghiên cứu cho biết độ sáng bất thường có thể là kết quả của từ quyển yếu hơn dự đoán, hoặc ngược lại là mạnh hơn nhưng hỗn loạn hơn, ảnh hưởng tới cách các hạt tích điện tương tác với bề mặt các mặt trăng.

Một giả thuyết khác mà nhóm nghiên cứu đưa ra để giải thích hiện tượng lạ này là sự tồn tại của cái gọi là "lá chắn bụi". Theo đó, các hạt bụi nhỏ, hình thành từ tác động của thiên thạch vào các mặt trăng, có thể bay quanh sao Thiên Vương và liên tục va vào phần mặt dẫn đầu của các vệ tinh khi chúng chuyển động trên quỹ đạo tương tự như côn trùng va vào kính xe đang chạy. Lớp bụi tích tụ dần sẽ khiến mặt dẫn đầu trở nên tối hơn, trong khi mặt kéo theo ít bị va chạm và giữ được độ phản xạ ánh sáng cao hơn.

Bryan Holler, nhà khoa học tại Viện Khoa học kính viễn vọng không gian (STScI), đơn vị điều hành Hubble, cho biết: "Đây là một trong những bằng chứng đầu tiên cho thấy có sự trao đổi vật chất diễn ra giữa các vệ tinh của sao Thiên Vương, một cơ chế đã từng được quan sát trong các hệ thống vệ tinh của sao Mộc và sao Thổ".

Không chỉ gây bất ngờ về độ sáng, các vệ tinh như Ariel, Umbriel, Titania và Oberon còn được cho là có thể chứa đại dương ngầm bên dưới lớp vỏ băng. Những giả thuyết này được đưa ra dựa trên các phân tích địa hình, nhiệt độ bề mặt và mô phỏng về cấu trúc bên trong, tương tự như các nghiên cứu trước đây về Europa (vệ tinh của sao Mộc) và Enceladus (vệ tinh của sao Thổ).

Nếu các đại dương này thực sự tồn tại hoặc từng tồn tại, chúng sẽ mở ra một hướng đi mới trong việc nghiên cứu tiềm năng sự sống ngoài Trái đất, bởi môi trường ngầm với nhiệt độ ổn định và có nước lỏng là một yếu tố then chốt trong việc nuôi dưỡng các dạng sống vi sinh.

Những khám phá gần đây trên các vệ tinh của sao Thiên Vương nhấn mạnh tầm quan trọng của việc sử dụng các thiết bị quan sát không gian hiện đại. Trong tương lai, kính viễn vọng không gian James Webb (JWST) với khả năng quan sát trong dải hồng ngoại trung và xa, có thể tiếp tục cung cấp dữ liệu chi tiết hơn về cấu trúc, thành phần và môi trường bề mặt của các mặt trăng này.

Giới khoa học kỳ vọng rằng JWST sẽ giúp giải mã thêm các bí ẩn chưa được giải đáp từ thời Voyager 2. Ngoài ra, một số đề xuất gần đây trong cộng đồng khoa học cũng kêu gọi NASA và các tổ chức vũ trụ quốc tế cân nhắc một sứ mệnh thám hiểm chuyên sâu tới sao Thiên Vương trong những thập niên tới.

Hoàng Vũ