Con người chuẩn bị ngắm rõ dung nhan mặt trăng nhiều núi lửa nhất hệ Mặt trời

Tàu vũ trụ Juno của NASA sẽ bay qua mặt trăng núi lửa Io của Sao Mộc vào hôm nay 16.5 (theo giờ Mỹ) và sau đó là bay qua hành tinh khí khổng lồ.

Mặt trăng Io và sao Mộc

Quãng đường bay ngang qua mặt trăng của sao Mộc lần này sẽ là lần bay sát bề mặt nhất cho đến nay, ở độ cao khoảng 35.500km. Hiện giờ là năm thứ ba của Juno với sứ mệnh mở rộng điều tra bên trong sao Mộc. Tàu vũ trụ chạy bằng năng lượng mặt trời này cũng sẽ khám phá hệ thống vành đai nơi có sự hiện diện của một số mặt trăng bên trong hành tinh khí khổng lồ.

Cho đến nay, Juno đã thực hiện 50 lần bay ngang qua sao Mộc và cũng thu thập dữ liệu trong các lần tiếp xúc gần với ba trong số bốn mặt trăng chị em nhà Galilean —mặt trăng băng giá Europa và Ganymede, và Io rực lửa (mặt trăng còn lại chưa tiếp xúc là Callisto).

Scott Bolton, khảo sát viên chính của tàu Juno từ Viện Nghiên cứu Tây Nam ở San Antonio, cho biết: “Io là thiên thể có nhiều núi lửa nhất mà chúng ta biết trong hệ Mặt trời. Bằng cách quan sát nó theo thời gian trên nhiều lần đi qua, chúng ta có thể xem các núi lửa thay đổi như thế nào về: tần suất chúng phun trào, độ sáng và độ nóng của chúng, rồi liệu chúng có liên kết thành nhóm hay đơn lẻ hay không và liệu hình dạng của dòng dung nham có thay đổi hay không”.

Lớn hơn một chút so với mặt trăng của Trái đất, Io là một thế giới luôn bị dày vò. Không chỉ hành tinh lớn nhất trong hệ Mặt trời hút nó bằng lực hấp dẫn, mà những người chị em Galilean của nó như Europa và mặt trăng lớn nhất trong hệ mặt trời, Ganymede, cũng tác động nó như vậy. Kết quả là Io liên tục bị kéo ra và nén lại, dẫn đến ma sát bên trong tạo nhiệt thủy triều mà biểu hiện là các hoạt động liên quan đến việc tạo ra dung nham phun trào từ nhiều núi lửa của nó.

Mặc dù Juno được thiết kế để nghiên cứu sao Mộc, nhưng nhiều cảm biến của nó cũng đã thu thập thêm rất nhiều dữ liệu về các mặt trăng của hành tinh khí khổng lồ này. Các thiết bị chụp ảnh ánh sáng khả kiến JunoCam, JIRAM (Bộ lập bản đồ cực quang hồng ngoại Jovian), SRU (Thiết bị tham chiếu sao) và MWR (Máy đo bức xạ vi sóng) của tàu vũ trụ sẽ nghiên cứu các núi lửa trên Io và cách các vụ phun trào núi lửa tương tác với từ quyển và cực quang mạnh mẽ của sao Mộc.

Bolton nói: “Chúng tôi đang bước vào một phần tuyệt vời khác trong sứ mệnh của Juno khi chúng tôi ngày càng tiến gần hơn đến Io với các quỹ đạo nối nhau. Quỹ đạo thứ 51 này sẽ cung cấp cho chúng tôi cái nhìn cận cảnh nhất về mặt trăng bị hành hạ này. Các chuyến bay ngang qua sắp tới của chúng tôi vào tháng 7 và tháng 10 sẽ đưa chúng ta đến gần hơn nữa, tiếp theo 2 là cuộc gặp mặt của chúng tôi với Io vào tháng 12 năm nay và tháng 2 năm sau, khi chúng tôi bay trong phạm vi 1.500 km so với bề mặt của nó. Tất cả các chuyến bay này đều cung cấp khung cảnh ngoạn mục về hoạt động núi lửa của mặt trăng tuyệt vời này. Dữ liệu sẽ rất tuyệt vời”.

Đăng ký hoạt động thường trú tại sao Mộc

Trong các chuyến bay ngang qua Sao Mộc, Juno đã bay rất thấp qua các đỉnh mây của hành tinh này — ở khoảng cách gần 3.400km. Tiếp cận hành tinh mang tên thần Zeus từ phía bắc cực và đi ra phía nam trong những lần bay ngang này, tàu vũ trụ sử dụng các thiết bị để thăm dò bên dưới lớp mây che khuất, nghiên cứu bên trong và cực quang của sao Mộc để tìm hiểu thêm về nguồn gốc, cấu trúc, bầu khí quyển và từ quyển của hành tinh khí lớn nhất hệ Mặt trời.

Tàu Juno đã quay quanh sao Mộc trong hơn 2.505 ngày Trái đất và bay hơn 820 triệu km. Tàu vũ trụ đến sao Mộc vào ngày 4.7.2016. Nó thực hiện việc quay quanh quỹ đạo với chu kỳ 53 ngày và tàu vũ trụ tiếp tục với chu kỳ quỹ đạo đó cho đến khi bay ngang qua Ganymede vào ngày 7.6. 2021. Lực hút của mặt trăng lớn nhất sao Mộc khiến chu kỳ quỹ đạo của Juno giảm xuống còn 43 ngày. Chuyến bay ngang qua Europa vào ngày 29.9.2022, làm giảm chu kỳ quỹ đạo xuống còn 38 ngày. Sau hai lần bay ngang qua Io tiếp theo, vào ngày 16.5 và ngày 31.7, chu kỳ quỹ đạo của Juno sẽ cố định là 32 ngày.

Quyền giám đốc dự án Juno, ông Matthew Johnson thuộc Phòng thí nghiệm Sức đẩy Phản lực của NASA ở Nam California cho biết: “Io chỉ là một trong số các thiên thể tiếp tục xuất hiện dưới kính quan sát của Juno trong sứ mệnh mở rộng này. Cùng với việc liên tục thay đổi quỹ đạo của chúng tôi để tạo ra những góc nhìn mới về sao Mộc và bay thấp qua phần đêm của hành tinh, tàu vũ trụ cũng sẽ luồn lách giữa các vành đai của sao Mộc để tìm hiểu thêm về nguồn gốc và thành phần của chúng”.

Trong số bốn vệ tinh Galileo của sao Mộc, Io là vệ tinh tự nhiên nằm phía trong cùng. Với đường kính 3.642km, là vệ tinh lớn thứ tư bên trong hệ Mặt trời. Nó được đặt theo tên Io, người nữ tư tế của Hera và sau đó trở thành tình nhân của thần Zeus.

Với hơn 400 núi lửa đang hoạt động, Io là thiên thể có hoạt động địa chất mạnh nhất trong hệ Mặt Trời. Nhiều núi lửa phun ra khói lưu huỳnh và lưu huỳnh dioxide có độ cao lên tới 500km. Các cột khói núi lửa và các dòng dung nham trên Io tạo ra những thay đổi bề mặt lớn và tô lên đó nhiều màu sắc đỏ, vàng, trắng, đen và xanh, chủ yếu vì các hợp chất lưu huỳnh. Bề mặt Io cũng lấm chấm với hơn 100 ngọn núi, được nâng lên bởi lực nén mạnh tại đáy của lớp vỏ silicat của vệ tinh này. Vài đỉnh còn cao hơn cả Everest trên Trái đất.

Không giống hầu hết các vệ tinh ở phía ngoài hệ Mặt Trời có lớp băng bao phủ dày, Io chủ yếu gồm lớp đá silicat bao quanh một lõi sắt hay sulfide sắt nóng chảy. Đa phần bề mặt Io có đặc trưng là các đồng bằng rộng lớn được che phủ trong băng giá lưu huỳnh và lưu huỳnh dioxide.